DE695573C - Vorrichtung zur selbsttaetigen Regelung elektrischer Antriebsmotoren, insbesondere Drehstrom-Asynchronmotoren, durch drehzahlabhaengige Bremsung - Google Patents

Vorrichtung zur selbsttaetigen Regelung elektrischer Antriebsmotoren, insbesondere Drehstrom-Asynchronmotoren, durch drehzahlabhaengige Bremsung

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DE695573C
DE695573C DE1937M0136830 DEM0136830D DE695573C DE 695573 C DE695573 C DE 695573C DE 1937M0136830 DE1937M0136830 DE 1937M0136830 DE M0136830 D DEM0136830 D DE M0136830D DE 695573 C DE695573 C DE 695573C
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DE
Germany
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motor
speed
auxiliary motor
brake
auxiliary
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Expired
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DE1937M0136830
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Hellmuth Ernst
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MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/22Control systems or devices for electric drives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C2700/00Cranes
    • B66C2700/08Electrical assemblies or electrical control devices for cranes, winches, capstans or electrical hoists

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung elektrischer Antriebsmotoren, insbesondere Drehstrom-Asynchronmotoren, durch drehzahlabhängige Bremsung Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für elektrische Antriebsmotoren, insbesondere Drehstrom-Asynchronmotoren, die z. B. zum Antrieb der Hub- und Fahrwerke von Kranen oder für ähnliche Geräte vielfach verwendet werden.
  • Bekanntlich lassen sich z. B. die üblichen Drehstrom-Asynchronmotoren nur schlecht auf eine bestimmte Drehzahl regeln, da die Regelkurven (Drehzahl-Drehmomentkurven) um so steiler werden, je mehr Widerstand zur Verringerung der Drehzahl in den Lähferstromkreis gelegt wird. Je steiler die Regelkurve verläuft, um so stärker wirkt sich jede Änderung der :Belastung in der Drehzahl aus. Bei einer bestimmten Regelstellung (Stellung des Widerstandschalters für den Läufer) ist also die Größe der Belastung für die Drehzahl maßgebend, und bei kleiner Belastung läuft der Motor schneller als bei großer. Er läßt sich deshalb bei verschiedenen Betriebsbelastungen dadurch auf gleicher Drehzahl halten, daß man ihn durch eine Bremse mehr' oder weniger zusätzlich belastet; so daß er eine konstante Gesamtbelastung erhält.
  • Verschiedene Einrichtungen zur Ausnutzung dieser Möglichkeit sind bereits bekannt, doch sind die bisher bekannten, in der eitlen oder anderen Richtung mehr oder weniger unbefriedigend.
  • So ist es z. B. bekannt, mit dem Antriebsmotor einen zweiten Motor zu kuppeln, dessen Drehmoment dem des Antriebsmotors entgegenwirkt. Ebenso ist es bekannt, mit dem Antriebsmotor einen Generator zu kuppeln, dessen Belastung durch Widerstand regelbar ist. Diese beiden Einrichtungen verursachen aber nicht nur verhältnismäßig hohe Kosten, sondern sie nehmen auch viel Raum in Anspruch, da die Bremsmaschine in der Regel nahezu die gleiche Größe erhalten -muß wie der Antriebsmotor.
  • Die Erfindung hat den Zweck, eine feinstufige und in weiten Grenzen von der Größe der Belastung unabhängige Drehzahlregelung des Antriebsmotors mit einfachen Mitteln zu ermöglichen, welche die genannten Mängel nicht aufweisen.
  • Es wird hierbei zurückgegriffen auf das bekannte Mittel, mit dem Antriebsmotor einen kleinen Hilfsmotor zu kuppeln, dessen Gehäuse drehbar und mit der unter federnder Schließkraft stehenden Bremse so verbünden ist, daß diese durch die beim Einschalten des Stromes erfolgende Drehung seines Gehäuses gegen die Federkraft mehr oder weniger gelüftet wird: Erfindungsgemäß wird die Grenzdrehzahl zwischen motorischem und generatorischem Verhalten des erwähnten Hilfsmotors durch an sich bekannte Mittel: veränderlich gemacht, ,und es wird der Hilfsmotor stets in demselben Drehsinn geschaltet wie der Hauptmotor.
  • Der damit erreichte Vorteil liegt darin, daß eine Regelung sowohl von einer langsamen auf eine schnellere Geschwindigkeit als auch umgekehrt von einer schnellen auf eine langsamere Geschwindigkeit möglich ist, was die früheren Kombinationen eines Hauptmotors mit einem Hilfsmotor nicht zuließen. Bei diesen älteren Anordnungen lag die Grenzdrehzahl des Hilfsmotors fest, während sie bei uns in der erwähnten Weise veränderlich ist. Die Regelung und der Geschwindigkeitsübergang erfolgt ohne jeden Ruck und ist ,deshalb für empfindliche Antriebe besonders geeignet.
  • Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Hilfsmotor- unmittelbar mit dem Antriebsmotor gekuppelt ist, dargestellt.
  • Abb. i zeigt eine Stirnansicht des in die Bremstrommel des Hauptmotors eingebauten Hilfsmotors und die mittelbare Verbindung seines Gehäuses mit den bei Stillstand unter Federdruck wirkenden Bremsbacken, Abb.2 einen senkrechten Schnitt durch den Hilfsmotor und die Bremse: Abb. 3 ist ein Schaltbild.
  • Auf der Welle a des Hauptmotors h ist die Bremstrommel c befestigt, in welche der Hilfsmotor d, e eingebaut ist, dessen Läuferwelle die Welle a des Hauptmotors b ist. Das Ständergehäuse e ist einerseits auf der Nabe der Bremstrommel c, andererseits auf der Welle a drehbar gelagert, und auf einem hohlen Lagerzapfen g desselben, der durch einen die Bremstrommel c abschließenden ortsfesten Schild La. hindurchgeht, ist ein Kitzel i gelagert, mit dem ein Zahnsegment k kämmt. Das Zahnsegment k sitzt auf einer Brems-Schlüsselwelle Z, welche durch eine Bohrung des Schildes la in das Innere der Bremstrommel c ragt und durch welche die von innen mit der Bremstrommel c zusammenwirkenden Bremsbacken aic, in' bewegt werden. Diese sitzen auf einem Lagerzäpfen n; der einerseits in dem Schild h, andererseits in einem Flansch o eines rohrförmigen Ansatzes p am Schild lz gelagert ist. Die Bremsbacken stehen unter dem Einfiuß von Federn q, q', welche gegen das Röhr p abgestützt sind.
  • Wenn der Hauptmotor und der Hilfsmotor z. B. in dem in Abb. i eingezeichneten Drehsinn eingeschaltet werden,: so erfährt das Gehäuse e des Hilfsmotors ein Drehmornent in entgegengesetztem Sinn und mit ihm das Kitzel i. Das Zahnsegment k dreht sieb also wieder im Sinne des in Abb. i eingezeichneten Pfeiles, bringt dadurch die Bremsschlüsselwelle l zur Drehung und lüftet die Bremsbacken entgegen dem Druck der Federn q, q*. Ein nicht gezeichneter Anschlag begrenzt die Drehung des Gehäuses. Der Hauptmotor läuft also an und mit ihm kommt auch der Hilfsmotor auf immer höhere Drehzahlen. Damit sinkt das dem Pfeil der Abb. i entgegenwirkende Drehmoment des Gehäuses, und es wird Null aii der Grenze zwischen dem motorischen und generatorischen Verhalten des Hilfsmotors. In der Nähe dieser Grenzdrehzahl kommen somit die Federn q, q' wieder zur Wirkung, so daß die Bremse einsetzt und eine :weitere Drehzahlsteigerung des Hauptmotors verhindert. Es muß also unabhängig von dem jeweiligen Lastmoment eine Drehzahl des Hauptmotors sich einstellen, die in der Nähe der Grenzdrehzahl zwischen denn motorischen und dein generatorischen Verhalten des Hilfsrnotors liegt.
  • Die Einrichtung zur Änderung der Grenzdrehzahl des. Hilfsmotors und damit der gewünschten Drehzahl des Hauptmotors ist nicht besonders dargestellt. Sie kann verschieden sein und richtet sich jeweils nach der Bauart des Hilfsmotors. So kann z. B: der Hilfsmotor als polumschaltbarer Motor mit Kurzschlußläufer ausgeführt und durch Wicklungsteilung, z. B. von 2 auf d., 8, 16, 32 Pole, umgeschaltet werden. Die Grenzdrehzahl kann somit z. B. von 30oo auf i5oo, 75o; 375 und 187 Umdr./Min. geändert werden._ Dabei können auch mehrere Wicklungen vorhanden sein, so daß noch Zwischenstufen eingeschaltet werden können. Wesentliche Kosten entstehen dabei nicht, da die Leistung des Motors ja nur für das Lüften der Bremsen ausreichend zu sein braucht. Der Hilfsmotor kann aber auch als Gleichstrom-oder Drehstromnebenschlußmötor ausgeführt und mit einer Einrichtung versehen sein, welche ermöglicht, seine Grenzdrehzahl durch Änderung des Widerstandes oder durch Bürstenverschiebung stufenlos zu ändern. Den größten Regelbereich bei stufenloser Regelung ergibt eine Leonardschaltung für den Hilfsmotor, die angesichts der- geringen geforderten Leistungen ebenfalls ohne erhebliche Kosten ausführbar ist.
  • Die Regelkurven des Hilfsmotors verlaufen sehr flach, so daß der Hilfsmotor schon auf geringe Änderungen der Drehzahl durch große Änderung des Momentes eingeht. Die Bremsregelung durch den Hilfsmotor gestaltet sich also sehr genau und nahezu unabhängig von der Betriebsbelastung.
  • Ein besonderer Bremslüfter neben dem Hilfsmotor ist nicht erforderlich. Wenn-bei voller Einschaltung des Hauptmotors die Bremse dauernd gelüftet werden soll, so wird die Grenzdrehzahl des Hilfsmotors so weit über die Drehzahl des Hauptmotors gelegt, daß auch bei der höchsten Drehzahl des Hauptmotors, d. i. im Leerlauf, noch das zum Lüften der Bremse erforderliche Moment auf das Hilfsmotorgehäuse ausgeübt wird.
  • Erfindungsgemäß ist dem Umstand Rechnung getragen, daß beim Umschalten von hohen Geschwindigkeiten auf niedrige Geschwindigkeitsstufen der Läufer des Hilfsmotors zunächst dem Ständerfeld vorauseilt und dadurch das Gehäuse in seinem eigenen Drehsinn nachzieht. Würde man dies unbegrenzt zulassen, so würde die Bremse zunächst bei der Umschaltung zwar angezogen und geschlossen, bei weiterer Drehung des Gehäuses über die Nullage hinaus aber wieder geöffnet werden. Um dies zu verhindern, ist erfindungsgemäß eine Sperre angeordnet, die einen Ausschlag des Ständers über die Nullage hinaus stets nur in dem der jeweiligen Drehrichtung des Hilfsmotorläufers entgegengesetzten Sinne gestattet.
  • Diese Sperre kann durch einen Fliehkraftschalter oder eine Rutschkupplung in Abhängigkeit von der Drehung oder Drehrichtung des Motors gebracht werden. In besonders einfacher und sicherer Weise läßt sich aber die Sperre auf elektrischem Wege durchführen, wie es beispielsweise im Schaltbild 3-dargestellt ist. Hier ist. mit dem Gehäuse c des Hilfsmotor eine. Kontaktscheibe r (Abb. z und 3) über das Vorgelege i, h verbunden. Diese Kontaktscheibe vermittelt die Stromzuführung für den Hilfsmotor für Rechts-und Linksdrehung, wie durch die verschiedenen Stellungen des Schalters s angedeutet ist. Die Kontakte t, zc sind nun so angeordnet, daß z. B. der Strom für Rechtsdrehung durch Lösung des Kontaktes t sofort unterbrochen wird, sobald das Gehäuse selbst eine Rechtsdrehung über die Nullage hinaus vollführt, die Kontaktscheibe r also eine Linksdrehung ausführt. Dasselbe ergibt sich umgekehrt für den Kontakt u der Zuleitung für Linksdrehung. Mit dieser Anordnung wird also erreicht, daß die Bremse nur bei einer Drehung des Gehäuses gelüftet werden kann, die der Läuferdrehrichtung entgegengerichtet ist, und daß beim Schalten von hohen auf -niedrige Geschwindigkeiten die Bremse so lange geschlössen gehalten wird, bis der Hilfsmotorläufer langsamer läuft als das Ständerdrehfeld und das Gehäuse wieder ein Moment entgegen der Läuferdrehung erhält.
  • Die Vorrichtung läßt sich mit Vorteil bei allen Hub-, Fahr- und ähnlichen Antrieben verwenden. In der Anwendung bei Hubvorrichtungen-kann man mit ihr beim Senken auch einen über der Synchrondrehzahl des Antriebsmotörs liegenden Bereich beherrschen. Bei Fahrwerken kann die Vorrichtung auch zur selbsttätigen Veränderung der Geschwindigkeit mit Hilfe von Anschlägen und dergleichen verwendet werden. Dies ist z. B. bei Laufkranen von Wert, die auf einer begrenzten Laufbahn oder Brücke mit hoher Geschwindigkeit zwischen den Endstellungen hin und her fahren müssen. Um ein Überfahren einer der Endstellungen mit Sicherheit zu vermeiden, ist es bekanntlich erforderlich, die Geschwindigkeit schon eine gewisse Strecke vor der Endstellung selbsttätig auf eine mäßige Höhe herabzusetzen. Dies kann mit einer Vorrichtung nach der Erfindung leicht durchgeführt werden. Dabei ist .der Hilfsmotor während der Fahrt mit voller Geschwindigkeit so zu schalten, daß seine Grenzdrehzahl über der entsprechenden Drehzahl des Antriebsmotors liegt. Sobald der Kran mit dieser Geschwindigkeit die Umschaltstrecke überfährt, wird die Grenzdrehzahl des Hilfsmotors mittels eines Anschlages an der Kranfahrbahn über einen Umschalter so gewechselt, daß die Bremse einfällt und erst bei wesentlich herabgesetzter Geschwindigkeit das Weiterfahren gestattet.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung elektrischer Antriebsmotoren, insbesondere Drehstrom-Asynchronmotoren, durch drehzahlabhängige Bremsung mittels eines mit dem Hauptmotor gekuppelten Hilfsmotors, dessen drehbares Gehäuse gegen eine Federkraft eine Bremse bedient, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzdrehzahl des Hilfsmotors zwischen motorischem und generatorischem Verhalten, z. B. durch Polumschaltung, Feldschwächung oder durch Boeitnflussung; durch Bein. Leonardaggregat veränderlich ist, wobei der Hilfsmotor stets im selben Drehsinne geschaltet ist wie der Hauptmotor. -a. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor mit einer Sperre versehen ist, die einen Ausschlag des Ständergehäuses über die Nullage hinaus nur in dem der jeweiligen Drehrichtung des Hilfsmotorläufers entgegengesetzten Sinne gestattet. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzdr ehzahl des Hilfsmotors über die bei voller Einschaltung des Hauptmotors mögliche Höchstdrehzahl des letzteren gelegt ist, so daß der Hilfsmotor dauernd als -Bremslüfter wirkt. q.. Regelvorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (in, ezl) auf einen den Hilfsmotor (d, e) umgebenden, mit dem Hauptmotor (b) gekuppelten Teil (c) wirkt.
DE1937M0136830 1937-01-12 1937-01-12 Vorrichtung zur selbsttaetigen Regelung elektrischer Antriebsmotoren, insbesondere Drehstrom-Asynchronmotoren, durch drehzahlabhaengige Bremsung Expired DE695573C (de)

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