DE602042C

DE602042C - DC drive for hoists

Info

Publication number: DE602042C
Application number: DE1930602042D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-10-31
Filing date: 1930-10-31
Publication date: 1934-08-30

Description

Für den Antrieb eines Hebezeuges ist an sich der Gleichstromreihenschlußmotor die geeignete Antriebsmaschine, da diese bei kleiner werdender Last selbsttätig höhere Geschwindigkeit an-S nimmt. Die ohne Regulierung erreichbare Steigerung ist aber begrenzt, "da beim Heben des leeren Hakens nur etwa die zweifache Drehzahl gegenüber Vollast erreicht wird. Der Reihenschlußmotor wird also bei leichten Lasten immer noch viel schwächer ausgenutzt als bei Vollast. Eine Regelung ist unbequem, da sie in einem Parallelwiderstand zum Reihenschlußfeld besteht und im Hauptstrom ausgeführt werden muß. Man könnte auch einen Nebenschlußmotor verwenden und ihn für leichtere Lasten im Nebenschluß regulieren. Aber es besteht in beiden Fällen sowohl beim Reihenschlußmotor wie beim Nebenschlußmotor beim Betrieb mit' Feldschwächung kein Schutz gegen Überlastung des Motors. Dieser kann vielmehr nur durch umfangreiche zusätzliche Apparaturen, die auch bei bester Pflege leicht versagen können, erreicht werden.The direct current series motor is the most suitable for driving a hoist Drive machine, as this automatically increases the speed as the load decreases takes. The increase that can be achieved without regulation is limited, "because when the empty hook only about twice the speed compared to full load is reached. The series motor is therefore still used much less at light loads than at full load. Regulation is inconvenient because it consists of a parallel resistance to the series field and must be carried out in the main stream. You could also use a shunt motor and use it for lighter loads regulate in shunt. But it exists in both cases in the case of the series-wound motor As with the shunt motor, no protection against overload when operating with field weakening of the motor. Rather, this can only be achieved by extensive additional apparatus, which also can easily fail with the best care can be achieved.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Schal-The subject of the invention is now a switch

s5 tung, die eine wesentlich stärkere Geschwindigkeitssteigerung und eine bessere Ausnutzung des Antriebsmotors bei leichteren Lasten gestattet, dabei aber die genannten Nachteile vermeidet. Dies geschieht durch die Verwendung eines Nebenschlußmotors, der auf den ersten Stellungen des Steuergerätes in der üblichen Weise durch Ankervorschalt- oder Parallelwiderstände feinstufig geregelt wird und der auf den weiteren Stellungen, auf denen sein Feld geschwächt wird, durch die Zuschaltung eines frei laufenden Selbstregelaggregates eine Reihenschlußcharakteristik erhält. Dieses Selbstregelaggregat besteht aus einem kleinen Motor, der durch einen Generator, eine Wirbelstrombremse oder ähnliches mechanisch oder elektrisch belastet wird. Das Aggregat arbeitet in Abhängigkeit vom Ankerstrom der Antriebsmaschine, zu deren Feldvorschaltwiderstand — oder wenigstens einem Teil des letzteren ·— der Anker des Selbstregelmotors parallel liegt.s5 tion, which is a much greater increase in speed and allows better utilization of the drive motor with lighter loads, but avoids the disadvantages mentioned. This is done by using a shunt motor that is on the first few positions of the control unit in the usual way by means of armature series or parallel resistors is finely regulated and which on the other positions on which his field is weakened, A series connection characteristic through the connection of a free-running self-regulating unit receives. This self-regulating unit consists of a small motor driven by a generator, an eddy current brake or the like is mechanically or electrically loaded. The aggregate works depending on the armature current of the drive machine, to its field series resistance - or at least part of the latter - the armature of the self-regulating motor is parallel.

Es ist zwar bereits bekannt, bei elektrisch betriebenen Vollbahnen einem Nebenschlußmotor bei bestimmten Betriebsverhältnissen eine Reihenschlußcharakteristik zu verleihen. Hierbei wird aber keine frei laufende Hilfsmaschine, sondem eine Hilfsmaschine, welche vom Hauptmotor aus mit veränderlicher oder von einem eigenen Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, verwendet. Diese Anordnungen sind für den aussetzenden Kranbetrieb deshalb unbrauchbar, weil im ersteren Fall — Antrieb der Hilfsmaschine mit veränderlicher Drehzahl vom Hauptmotor aus —, z. B. beim schnellen Heben des leeren Hakens, die Beschleunigungszeit viel zu lang ist, da die Größe des Feldstromes von der Drehzähl der Hilfsmaschine und diese wieder von der Drehzahl des Hubmotors abhängt. Bei Verwendung eines frei laufenden Selbstregelaggregates dagegen fällt dieser Nachteil der allzulangen Beschleunigungszeit fort. In dem zweiten Falle der mit konstanter Geschwindigkeit angetriebenen Maschine hat man den großen Nachteil der dauernden Leerlaufverluste während derIt is already known to use a shunt motor in electrically operated full railways to give a series connection characteristic under certain operating conditions. Here but is not a free-running auxiliary machine, but an auxiliary machine from the main engine from variable speed or driven by its own motor at constant speed is used. These arrangements are therefore useless for the intermittent crane operation, because in the former case - drive the auxiliary machine with variable speed from Main engine off - e.g. B. when quickly lifting the empty hook, the acceleration time much is too long because the size of the field current depends on the speed of the auxiliary machine and this again from depends on the speed of the hoist motor. When using a free-running self-regulating unit on the other hand, this disadvantage of the excessively long acceleration time does not apply. In the second In the case of the machine driven at constant speed, one has the great disadvantage the permanent idle losses during the

etwa 75% betragenden Ruhepausen des Hubmotors, der bei Hafenkranhubwerken besonders stark ins Gewicht fällt. Außerdem besteht hierbei noch der Nachteil, daß nach Ausbleiben der Spannung und Ausschalten des Hauptautomaten die Hilfsmaschine jedesmal erst angelassen werden muß, ehe der Kranbetrieb wieder fortgesetzt werden kann.Rest pauses of the hoist motor amounting to around 75%, especially in the case of harbor crane hoists is very important. In addition, there is still the disadvantage that after the absence of the Voltage and switching off the main machine, the auxiliary machine must be started each time must before crane operation can be resumed.

Eine Anordnung gemäß der Erfindung ist in ίο der Zeichnung dargestellt. In Reihe mit dem Ankervorschaltwiderstand r und den beiden Reihenschlußfeldern h_m und h_g liegt der Anker a des Antriebsmotors am Netz PiV. Seinem Nebenschlußfeld f_a ist der Feldschwächungswiderstand ν vorgeschaltet. An den Klemmen des Teiles 2 bis 4 dieses Widerstandes ν liegt der Anker des Selbstregelmotors m, der mit dem Belastungsgenerätor g starr gekuppelt ist. Der Selbstregelmotor m besitzt das Nebens'chlußfeld f_m und ein diesem entgegengesetzt gerichtetes Hauptstromfeldh_m. Der Generator g ist eine Hauptstrommaschine mit dem Felde hg-; auf der Senkseite erhält sie zur Verstärkung ihrer Bremskraft noch ein in gleicher Richtung wirkendes Nebenschlußfeld f_g. b ist ein Bremswiderstand. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Auf den Anlaßstellungen ist der FeIdvbrschaltwiderstand ν und damit der Anker des Selbstregelmotors kurzgeschlossen; der Selbstregelmotor steht also still. Auf beispielsweise sechs Stellungen des Steuergerätes wird beim Heben stufenweise der Anlaßwiderstand r kurzgeschlossen und auf der siebenten der Kurzschluß des Teiles 2 bis 3 des Widerstandes υ aufgehoben. Dieser Teil ist also auf dem Felde f_a unter gleichzeitigem Anschluß des Ankers m vorgeschaltet. Bei eingeschalteten Feldern h_m und f_m erhält der Anker m Spannung und beginnt sich und den Generatoranker g zu drehen. Die Wicklung fg des Generators g ist auf den Hubstellungen nicht erregt. Da die Felder h_m und f_m sich entgegenwirken, wird der Selbstregelmotor τκ eine hohe Drehzahl anstreben, und es wird im Generator g eine hohe Bremsspannung und damit auch Bremskraft erzeugt. Um diese überwinden" zu können, muß der Selbstregelmotor m aus dem Netz PiY Ankerstrom aufnehmen, der auch das Feld/"^ des Antriebsmotors durchfließt. Mit steigendem Ankerstrom des Antriebsmotors wird das Selbstregelaggregat mehr und mehr belastet, der Selbstregelmotor nimmt wachsenden Ankerstrom auf, der das Feld des Antriebsmotors durchfließt und die Feldschwächung nach Maßgabe der Belastung wieder ausgleicht. Die Felder sind nun allesamt so abgeglichen, daß bei Belastung des Antriebsmotors mit der Vollast der das Feld f_a über den Anker des Selbstregelmotors m durchfließende Zusatzstrom die Feldschwächung gerade wieder ausgleicht. In dem Maße, in dem die Last kleiner wird, wird auch der von dem Selbstregelmotor m aufgenommene und durch das Feld f_a fließende Zusatzstrom kleiner und die Feldschwächung wirksam. Mit kleiner werdender Last nimmt daher der Antriebsmotor α immer höhere Drehzahl an; er besitzt also eine Reihenschlußcharakteristik. Praktisch ist die zu erzielende Drehzahlsteigerung vor allem durch die Rücksicht auf gute Kommutierung begrenzt.An arrangement according to the invention is shown in ίο of the drawing. The armature a of the drive motor is connected to the network PiV in series with the armature series resistor r and the two series fields h _m and h _g. The field weakening resistor ν is connected upstream of its shunt field f _a. The armature of the self-regulating motor m, which is rigidly coupled to the load generator g, is located at the terminals of part 2 to 4 of this resistor ν. The self-regulating motor m has the shunt field f _m and a main current field h _m directed in the opposite direction. The generator g is a main current machine with the field hg-; on the sink side it receives a shunt field f _{g that} acts in the same direction to increase its braking force . b is a braking resistor. The mode of operation of the arrangement is as follows: The field switching resistance ν and thus the armature of the self-regulating motor are short-circuited in the starting positions; the self-regulating motor stands still. For example, in six positions of the control unit, the starting resistor r is gradually short-circuited when lifting, and the short-circuit of parts 2 to 3 of the resistor υ is canceled in the seventh. This part is therefore connected upstream on the field f _a with the armature m connected at the same time. With switched fields h _m f _m and the anchor receives m voltage and starts to rotate and the generator armature g. The winding fg of the generator g is not excited in the stroke positions. Since the fields h _m and f _m counteract each other, the self-regulating motor τκ will strive for a high speed, and a high braking voltage and thus also braking force is generated in the generator g. In order to be able to overcome this, the self-regulating motor m must take up armature current from the network PiY, which also flows through the field / "^ of the drive motor. As the armature current of the drive motor increases, the self-regulating unit is loaded more and more, the self-regulating motor absorbs increasing armature current, which flows through the field of the drive motor and compensates for the field weakening depending on the load. The fields are now all balanced in such a way that when the drive motor is loaded with full load, the additional current flowing through the field f _a via the armature of the self-regulating motor m just compensates for the field weakening. To the extent that the load becomes smaller, the additional current absorbed by the self-regulating motor m and flowing through the field f _a also becomes smaller and the field weakening becomes effective. As the load decreases, the drive motor α therefore assumes an ever higher speed; so it has a series connection characteristic. In practice, the speed increase that can be achieved is primarily limited by the consideration of good commutation.

Auf einer weiteren Steuerwalzenstellung wird dem Felde f_u auch' noch der Teil 3 bis 4 des Vorschaltwiderstandes ν durch Aufhebung des Kurzschlusses vorgeschaltet. Die der Vergrößerung des Vorschaltwiderstandes entsprechende weitere Schwächung des Motorfeldes f_a tritt einerseits infolge der ausgleichenden Wirkung des Selbstregelmotors nur allmählich ein, bedingt aber andererseits einen weiteren Anstieg des Ankerstromes im Antriebsmotor, da das Produkt Ankerstrom X Feld bei gleichem Moment in jedem Augenblick erhalten bleiben muß. Die Reihenschlußfelder h_m und hg- werden also wachsen; dadurch wird die Bremskraft des Belastungsgenerators g größer, da er jetzt im stärkeren Felde arbeitet, während der Selbstregelmotor m infolge seiner stärkeren Gegencompoundierung trotz erhöhter Belastung schneller zu laufen sucht. Die Belastungssteigerung bedingt eine größere Stromaufnahme in seinem Anker, d. h. Verstärkung des Feldes f_a des Antriebsmotors und dadurch Begrenzung des Ankerstromes des letzteren auf einen der jeweiligen Last entsprechenden Wert. Vermindert sich die Last, so verkleinern sich die Felder h_m und hg, damit die Wirksamkeit des Selbstregelaggregates und der Strom des Feldes f_a ; der Antriebsmotor nimmt also selbsttätig eine höhere Drehzahl an, die für jede Last einen anderen Wert hat.In a further control roller position, the field f _{u is} also preceded by part 3 to 4 of the series resistor ν by removing the short circuit. The further weakening of the motor field f _a corresponding to the increase in the series resistance occurs on the one hand only gradually as a result of the compensating effect of the self-regulating motor, but on the other hand it causes a further increase in the armature current in the drive motor, since the product armature current X field must be maintained at the same moment at every moment . The series connection fields h _m and hg- will therefore grow; as a result, the braking force of the load generator g is greater, since it is now working in the stronger field, while the self-regulating motor m tries to run faster due to its stronger countercompounding despite the increased load. The increase in load causes a greater current consumption in its armature, that is to say reinforcement of the field f _{a of} the drive motor and thereby limitation of the armature current of the latter to a value corresponding to the respective load. If the load decreases, the fields h _m and hg decrease, thus reducing the effectiveness of the self-regulating unit and the current of the field f _a ; the drive motor automatically assumes a higher speed, which has a different value for each load.

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, unterliegt der Widerstandsteil 1 bis 2 nicht der Regulierung durch das Selbstregelaggregat. Dies hat den Zweck, auf einer letzten Stellung für ganz leichte Lasten, wie leeren Haken, eine besonders flotte Beschleunigung zu erzielen. Die Einschaltung des Widerstandes 1 bis 2 wirkt nun einerseits rein feldschwächend, andererseits setzt sie die Wirkung des Selbstregelaggregates herab. Die damit erzielte Kurve wird zwischen der Kurve eines Reihenschlußmotors und der eines no Nebenschlußmotors liegen, also der eines Compoundmotors entsprechen.As can be seen from the figure, the resistance part 1 to 2 is not subject to the Regulation by the self-regulating unit. The purpose of this is on a final position to achieve a particularly brisk acceleration for very light loads, such as empty hooks. the Switching on the resistor 1 to 2 now has a purely field-weakening effect on the one hand, and sets on the other they reduce the effect of the self-regulating unit. The resulting curve is between the Curve of a series motor and that of a no shunt motor, i.e. that of a compound motor correspond.

Um die Benutzung dieser letzten Schnellhubstellung mit größeren Lasten auszuschließen, erhält der Schlitzkorb, in dem der Steuerhebel geführt wird, eine Seitenkulisse, die den Führer zur Aufmerksamkeit zwingt. Eine fälschliche Benutzung führt zum Ansprechen des Überstromschutzes. In order to exclude the use of this last quick-lift position with larger loads, the slotted basket in which the control lever is guided receives a side link that guides the guide compels attention. Incorrect use will trigger the overcurrent protection.

Auf der Senkseite sind zunächst, solange mit Kraftstrom gesenkt wird, die Verhältnisse die gleichen wie auf der Hubseite. Sie ändern sichOn the lower side, as long as power is lowered, the ratios are the same as on the hub side. They change

aber nach dem Durchgang von Strom und Spannung durch Null beim Senken durchziehender Lasten. Dann kehren sich die Felder h_m und hg um. Der Selbstregelmotor ist nun aber nicht mehr gegencompoundiert, sondern direkt compoundiert; er strebt also einer niedrigeren Betriebsdrehzahl zu, so daß die Bremskraft des Belastungsgenerators g herabgesetzt wird. Gleichzeitig ist zu berücksichtigen, to daß die in den Reihenschlußfeldern h_m und hg jetzt fließenden Ströme stets kleiner sind als bei der jeweils gleichen Last beim Heben. Das verbessert die Verhältnisse an dem Selbstregelmotor m wieder etwas, verschlechtert sie aber an dem Belastungsgenerator g. Um dies auszugleichen und die Wirksamkeit des Selbstregelaggregates wieder auf seinen vollen Wert zu steigern, wird auf den Feldschwächungsstellungen des Steuergerätes auf der Senkseite das konstant erregte Nebenschlußfeld f_g für den Belastungsgenerator eingeschaltet, das mit dem Reihenschlußfeld hg zusammenwirkt. Ferner kann das FeldA_OT des Selbstregelmotors abgeschaltet werden; dieses läuft dann als reiner Nebenschlußmotor. Der Generator arbeitet jetzt in einem besonders starken Felde und erzeugt wieder eine ausreichende Bremskraft. Die Wirkung ist wieder die gleiche wie auf der Hubseite: Zieht eine Last den Motor zu stark durch, so vergrößert sich der Ankerstrom, damit die Wirksamkeit des Selbstregelaggregates, und das Feld des Antriebsmotors wird verstärkt, so daß die Geschwindigkeit den der Last entsprechenden Wert nicht überschreiten kann. Mit dieser Anordnung läßt sich annäherungsweise gleichbleibende Leistung bei allen Lasten erzielen. Der Anschlußwert des Hebezeuges wird sehr hoch ausgenutzt, und dadurch kommt man dem Ideal des Hebezeugmotors sehr nahe. Gleichzeitig kommt man mit einem kleineren Steuergerät aus, da sonst zur Erzielung der gleichen Geschwindigkeitssteigerung wegen der Induktionserscheinungen in den Feldspulen des Motors viel mehr Stellungen benötigt werden, als beim Erfindungsgegenstand infolge der Wirkungsweise des Motors als Ausgleichsmaschine nötig sind. Der Antriebsmotor selbst bleibt auf allen Steuerwalzenstellüngen selbst für Höchstgeschwindigkeit stabil und gestattet, auf der Senkseite bei allen durchziehenden Lasten Strom ruckzugewinnen. Auch am Motor werden durch die Erfindung Ersparnisse gemacht, da jetzt eine Kompensationswicklung nicht mehr benötigt wird; denn der Selbstregelmotor läßt ja in an sich bekannter Weise beim Schalten im Feldstromkreise allzu rasche Änderungen der Feldstromstärke und in deren Folge auch des Ankerstromes nicht zu.but after current and voltage have passed through zero when lowering loads. Then the fields h _m and hg are reversed . The self-regulating motor is no longer counter-compounded, but compounded directly; so he aims at a lower operating speed, so that the braking force of the load generator g is reduced. At the same time, it must be taken into account that the currents now flowing in the series fields h _m and hg are always smaller than with the same load when lifting. This improves the conditions on the self-regulating motor m again somewhat, but worsens them on the load generator g. In order to compensate for this and to increase the effectiveness of the self-regulating unit again to its full value, the constantly excited shunt field f _g for the load generator is switched on in the field weakening positions of the control unit on the sink side, which interacts with the series field hg . Furthermore, the field A _{OT of} the self-regulating motor can be switched off; this then runs as a pure shunt motor. The generator now works in a particularly strong field and generates sufficient braking force again. The effect is again the same as on the lifting side: If a load pulls the motor through too much, the armature current increases, thus increasing the effectiveness of the self-regulating unit, and the field of the drive motor is increased so that the speed does not reach the value corresponding to the load can exceed. With this arrangement, approximately the same performance can be achieved with all loads. The connected load of the hoist is used to a very high degree, and this comes very close to the ideal of the hoist motor. At the same time, you get by with a smaller control unit, since otherwise many more positions are required to achieve the same increase in speed due to the induction phenomena in the field coils of the motor than are necessary for the subject of the invention due to the operation of the motor as a compensating machine. The drive motor itself remains stable on all control roller positions, even for maximum speed, and allows power to be recovered on the lowering side with all pulling loads. The invention also makes savings on the motor, since a compensation winding is no longer required; because the self-regulating motor does not allow all too rapid changes in the field current strength and, as a result, also the armature current, in a manner known per se when switching in the field circuit.

Claims

Patent claims:

1. DC drive for hoists, characterized by the use of a Shunt motor, which on the positions intended for operation with field weakening of the control unit has a series connection characteristic through a free-running self-regulating unit is awarded.

2. DC drive according to claim 1, characterized in that the self-regulating unit from an externally excited self-regulating machine and one depending on the armature current of the drive motor this onerous loading facility exists.

3. DC drive according to claim 1 and 2, characterized in that the Self-regulating machine parallel to the series resistor of the motor field or a part same lies.

4. DC drive according to claim 1 to 3, characterized in that the part of the series resistor lying parallel to the armature of the self-regulating motor so is dimensioned so that the current consumption of the field is mainly determined by the armature current of the self-regulating motor.

5. DC drive according to claim 1 to 4, characterized in that the loading device consists of an eddy current brake or an externally excited generator, whose field consists of the armature current of the drive motor is flowing through.

6. DC drive according to claim 1 to 5, characterized in that the Self-regulating machine a counter-compound winding through which the armature current of the drive motor flows owns.

7. DC drive according to claim 1 to 6, characterized in that the loading machine for lowering to the find operation with field weakening certain positions of the control device a constant has excited shunt field, which with the armature current of the drive motor through which the field flows.

8. DC drive according to claim 1 to 7, characterized by the shutdown the compound winding of the self-regulating machine on the lowering side of the control unit.

9. DC drive according to claim 1 to 8, characterized in that the drive motor on a final position of the control device intended for moving the empty hook and very light loads Switching on another resistor in the field circuit of the drive motor Compound characteristic is conferred.

1 sheet of drawings