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Selbsttätige elektrische Regelanordnung für die Senkgeschwindigkeit
von Kranen mit Gleichstrommotor Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige
elektrische Regelung des Hubmotors von Kranen mit Gleichstrommogtomen. Sie bezweckt
eine stoßlose Regelung ohne Anwendung verwickelter und schwierig zu steuernder Relaisschaltungen
für das Senken durchziehender Lasten.
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Es ist für Bahnmotoren und entsprechende Maschinen bereits bekannt,
einen. Gleichstrommotor für das Anfahren mit Reihenschlußerregung zu betreiben,
für die Fahrt und bei Stromrücklieferung in das Netz aber die Erregung an eine besondere
Zusatzmaschine anzuschließen, so daß die Maschine Nebenschlußcharakteristik erhält.
Hierhei wurde der Motorstrom während der Kraftaufnahme des Motors über den Anker
der Zusatzmaschine geleitet, wodurch diese unnötig ,groß gemacht werden mußte.
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Es ist weiterhin auch bekannt, bei Haspelantrieben in Walzwerken einen
Zusatzgenerator mit derjenigen der Haspelmaschinen in Reihe zu schalten,
die als vom abwickelnden Haspel angetriebener Bremsgenerator arbeitet. Der Generator
wurde hierbei gemäß der G!eschwindi.gkeit des Walzbandes erreg.
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" Die Erfindung bezieht sich nun auf eine selbsttätige elektrische
Re elanordnung für
die Senkgeschwindigkeit von Kranen mit Gleichstrommotor,
der beim Heben mit Reihenschlußverhalten läuft, dem beim Senken aber Neb.enschlußverhalten
dadurch verliehen wird, daß ein zusätzlicher Generator beim Bremsen in Reihe in
den Erregerkreis des dann als Generator laufenden Motors eingeschaltet wird.
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Gemäß der Erfindung ist die Erregung des für sich angetriebenen Zusatzgenerators
von der Stärke des Motorstromes abhängig und derart gerichtet, daß die Feldstärke
des als Bremsgenerator arbeitenden Kranmotors durch den Zusatzgenerator erhöht wird.
Es wird auf diese Weise bei infolge großer Last zunehmender Senkgeschwindigkeit
die Bremsivirkung der Kranmaschine entsprechend erhöht.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in seiner
Gesamtheit in Fig. i dargestellt. Fig. 2 zeigt den Motorstromkreis für die letzte
Steuerstellung beim Heben, während Fig.3 den Motorstromkreis für die letzte Steuerstellung
beim Senken veranschaulicht.
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Fig. q. zeigt eine Reihe von Gesclnvindigkeitsd.rehmomentkennlinien
für die üblichen: Steueranordnungen für alle Regelstellungen. Fig. 5 ist eine Tabelle,
die die Kontaktschlüsse bei den verschiedenen Steuerstelltuigen des Motorstromkreises
beim Senken und Heben darstellt.
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Bei Kransteuerungen ist es wünschenswert, beim Senken ohne Last eine
möglichst höhe Geschwindigkeit des Kranhakens zu erzielen, gleichzeitig aber beim
Senken schwerer Lasten eine zu hohe Geschivindgk eit zu vermeiden. Wie die Geschivindi,.,-keitsdrehmomentkennlinien
in Fig. 4, die die Steuerung bei durchziehender Last darstellen, lehren, wird der
Motor dazu verwendet, ein Bremsmoment zu entwickeln. Die Figur zeigt, daß bei 630;`0
Feldstrom die Geschwindigkeitszunahme mit der Last merklich, jedoich nicht gefährlich
ist. Die Figur zeigt ebenfalls das Verhalten des Motors in einem Falle bei 370110
Feldstrom und in einem anderen bei 240,'o Feldstrom, wo der Motor mit weniger als
Vollast am Haken durchgehen würde.
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Entsprechend der Erfindung wird diese Möglichkeit des Durchgehens
ausgeschaltet, und die Drehmomentkennlinle:n sind für niedrigere Werte des Feldstromies
wesentlich mehr abgeflacht als die Kennlinien für ¢4°'o und 63 % Feldstrom.
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In Fig. i soll ein zum Heben dienender Gleichstrommotor M mit einer
Bremswicklung B und der Feldwicklung F gesteuert werden. M und G' sind die Einheiten
eines als Zusatzmaschine verwendeten Motorgenerators. Dem Motor Al' sind eine Feldspule
2o und ein regelbarer Widerstand 21 zugeordnet. Die Feldwicklung 22 des Generators
G' ist über einen Regelwiderstand 23 und einen Gleichlichter 24. an einem Widerstand
R angeschlossen, der in Reihe mit dem Anker des Motors Al geschaltet ist. Der Anker
des Generators ist in den .Erregerkreis des Hubmotors AI eingeschaltet, sobald Kontakte
16 geöffnet sind. Da es zweckmäßig ist, den Motorgenerator auf oder nahe dem Kranführerstand
unterzubringen, wird der Widerstand R unmittelbar in der Ankerzuleitung des Hubmotors
angeordnet. Die Spannung des Generators G' ist dann verhältnis- gleich der Motorbelastung
bis zu dem Punkt, wo das Feld der Zusatzmaschine gesättigt ist. Es ist nicht wesentlich,
daß die Zusatzspannung genau verhältnisgleich dem Ankerstrom des Hubmotors ist,
doch ist es erforderlich, den Zusatzgenerator so anzulegen, daß der Sättigungszustand
nicht bei einer zu niedrigen Belastung eintritt. Der Gleichrichter 2.;. ist ini
Feldstromkreis des Zusatzgenerators G' zu dem Zweck untergebracht, daß ein Feldstrom
nur fließen kann, wenn die Last so schwer ist, daß der Anker des Hubmotors Strom
abgibt und tatsächlich als Generator wirkt. Wenn der Anker beschleunigt wird oder
wenn die Last so gering ist, daß der Hubmotor beim Senken als Motor arbeitet, wird
der Strom in entgegengesetzter Richtung fließen, und der Gleichrichter 24. wird
jeden Stromfluß im Feld 22 der Zusatzmaschine verhindern, so daß diese keine Wirkung
auf das Feld des Hubmotors hat, solange er beim Senken als Motor arbeitet.
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Die Steueranordnung für den Motor.17 ist in der Ausschaltstellung
dargestellt. Eine Steuerwalze C weist fünf Stellungen für das Heben und ebenso viele
für das Senken auf. Kontakte i bis i i, 16 und i 6e werden von Relais 1A bis I iA
und 16A gesteuert. Weitere Kontakte 12 und i2e, 13, 14, und 15 werden von Verzögerungsrelais
i2A bis 15-1 gesteuert. Diese Relais -weisen Erregerwicklungen 12-1r bis i 5A1 und
Kurzschlußwicklungen 12-'i' bis 15N auf. Jedes dieser Relais wird meiner Richtung
durch eine einstellbare Feder 3o vorgespannt. Ein Relaiswiderstand 26 dient zur
Regelung der Zeitkonstanten für die Relais.
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Das Relais i2A hält in der Senkstellung die Kontakte 12 infolge der
Zeitverzögerung durch die Wicklung i 2,v so lange geschlossen. bis die Freigabe
der Bremse gewährleistet ist, indem das Relais 5@; erregt gehalten wird und dessen
Kontakte 5 geschlossen bleiben. wobei auch die Kontakte 18 des Relais 6-1 in der
Senkstellung am Schluß gehindert werden, bis die Kontakte 12 geöffnet sind. Das
Verzögerungsrelais 13A tritt in der eierten
Senkstellung in Tätigkeit
.und hält dann die Kontakte 13 geschlossen, -wodurch der Erregerstromkreis für das
Relais 6A hergestellt wird. Die Kontakte 18 schließen sich: und bewirken die Erregung
des Relais 11-4 und den Schluß der Kontakte i i. Damit wird ein regelrechter geschaffen,
und die Kontakte 6 werden -geöffnet, um die Wirksamkeit des Hilfsbremsstromkreises
zu verhindern, die auf einen Bruchteil einer Sekunde, wenn der Hauptschalter plötzlich
zu der »Aus«-Stellung zurückgekehrt ist, eintreten könnte. Aus der Tafel nach Fig.
5 kann der Stromkreis für jede der fünf Stellungen der Steuerwalze beim Heben oder
Senken und damit die Wirkung der verschiedenen Schalter in den Motorstromkreisen
erkannt werden. Um die aufeinanderfolgenden Stufen beim Heben oder Senken kurz zusammenzufassen,
sei kurz angegeben, daß in allen fünf Hubstelllungen der Zusatzgenerator unwirksam
ist und daß alle Feldwicklungen einschließlich der Bnemswicklung B in Reihe geschaltet
sind, so daß der Motor 1V1 als Reihenschlußmotor arbeitet. Fig.2 zeigt den Stromverlauf
in der fünften Hubstellung.
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Bei allen Senkstellungen ist dagegen der Motorgenerator ,Cr' nebst
den zugehörigen Teilen in den Stromkreis eingeschaltet. Ferner sind hierbei die
Feldwicklungen F und die BremswicklungB dem MotorankerM parallel geschaltet, so
daß der Motor jetzt als Neb;enschlußmotor arbeitet. Fig.3, die die fünfte Senkstellung
darstellt, zeigt diese Ngebenschlußschaltung.
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Beim Heben ist der volle Wert des Anlaßwiderstandes R2, Rs in Reihe
mit den verschiedenen Feldwicklungen und dem Motoranker geschaltet, und im allgemeinen
wird dieser Widerstand heim Überfahren der aufcinanderfolgenden Stufen nach und
:nach weggenommen, bis schließlich., wie Fig.2 zeigt, der Anlaßwiderstand vollkommen
kurzgeschlossen und der Motor mit seinen verschiedenen Wicklungen unmittelbar an
das Netz angeschlossen ist. Andererseits wird beim Senken von der ersten bis zur
fünften Stellung der Widerstand mit allmählich zunehmenden Beträgen dem Nebenschlußfeld
vorgeschaltet, bis schließlich, wie aus Fig. 3 ersichtlich, der volle Widerstandswert
122, R3 in Reihe mit dem Neb.enschlußfeld liegt. Geschwindigkeit und Drehmoment
nehmen allmählich zu, wenn beim Überschalter. von der ersten zur fünften Stellung
beim Heben seiner gleichbleibenden Last und Schaltung des Motors als Ha:uptschlußmotor
der Widerstand nach und nach abnimmt. Wenn andererseits beim Senken der in Reihe
mit dem Nebensclüußfeld geschaltete Widerstand allmählich vergrößert wird, so daß
das Nebenschlußfeld nach und nach geschwächt wird, nimmt die Drehzahl des Motors
allmählich zu und das Drehmoment ab.
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Die Wirkung des Motorgenerators ist beim Senken. die folgende: Wenn
leichte Lasten gesenkt werden und der Hubmotor als solcher läuft, ist die Generatorfeldwicklung
22 infolge der Wirkung des Gleichrichters 2q. stromlos. Beim Senken schwerer Lasten,
deren Gewicht hinreichend ist, um den Motor zum Generator zu machen, fließt ein
Nebenschlußstrom in entgegengesetzter Richtung über den Gleichrichter 24 durch die
Generatorfeldwicldung 22. Die Zusatzspannung des Generato'rs -rr' wird das Hauptfeld.F
der Maschine M so weit stärken, daß deren Drehzahl in Abhängigkeit von den Amperewindungen
der Erregung 22 weniger schnell mit zunehmenden Lasten zunimmt oder im wesentlichen
gleichbleibt oder sogar abnimmt. Beim Kraftsenken leichter Lasten verläuft der Hauptstromkreis
gemäß Fig. i und 3 aus der mit + bezeichneten Klemme über die geschlossenen Kontakte
2, den Motor M, Widerstand R, die geschlossenen Kontakte 7, 9 und $ zur negativen
Klemme-. Dem Widerstand R liegt .ein anderer Stromkreis mit dem Widerstand 23, der
Feldspule 22 des Generators G' und dem Gleichrichter 24 parallel. Dia der Strom
von + nach -durch den Widerstand 12 verläuft, sperrt der Gleichrichter 24 den Stromfluß
durch den Parallelweg. Wenn -eine Last hinreichend schwer ist, um den Motor M schneller
durchzuziehen, wird der Strom von .der Maschine M als Generator, also in entgegengesetzter
Richtung, abgegeben werden. Da dieser rückläufige Strom größer sein kann als der
normale Motorstrom,. wird auch in dem Nebenschlußkreis Strom über den Gleichrichter
2q. und die Feldwicklung 22 fließen. Der Generator Gr' erzeugt dann Spannung in
der durch den Pfeil (Fig.3) angegebenen Richtung. Es verläuft ein Nebenschlußstrom
von -j- über die Kontakte 2, die Wicklungen F und B, die Widerstände R2, R3, den
Anker des Generators G' und die Kontakte i 6e, i 1, j und B zur negativen Klemme
-. Wenn der durch die Maschine M abgegebene Strom zunimmt, wächst auch der Strom
in der Feldwicklung i 22 an, und die Generatorspannung vergrößert sich; es wird
der Stromfluß durch die FeldwicklungF gefördert und die Drehzahl der Maschine M
verringert. Während des Senkens leichter Lasten, wobei die Maschine M als Motor
arbeitet, ist die Schaltung an sich dieselbe; da aber keine Spannung im GeneratorgG'
entwickelt wird, wirkt keine zusätzliche Spannung im Stromkreis der Feldwicklung
F, und diese erfährt keine zusätzliche Beeinflussung.
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Trotzdem in dem beschriebenen Beispiel
der Motorgenerator
in allen Senksitellungen eingeschaltet ist, kann er auch nur in dien letzten Senkstellungen
des Steuerschalters zur Wirkung gebracht werden, da die wichtigste Verwendung der
Zusatzmaschine in dien letzten Senkstellungen liegt.
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Bei Kranen ist :es wünschenswert, die Last und den Motor nur bei schweren
Lasten am Durchgehen zu verhindern. Die Stärke der Zusatzmaschine kann so gewählt
werden, daß die Drehzahldrelunomentk:ennlinien flach gehalten werden, annähernd
wie in Fig. q. für 63% und 440/p Feldampere dargestellt. -Bei anderen Verwendungsarten;
wo es wünschenswert sein kann, eine geringem Lasteschwindigkeit zu haben als beim
leeren Haken, kann der Einfluß der Zusatzmaschine erhöht werden, so daß die Geschwindigkeitsdrehmomentkennlinien
mit zunehmendem Lastgewicht abfallen.
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Die neue Regelanordnung bringt eine wesentliche Verbesserung der allgemein
bekannten Steuersysteme mit sich, die Relais verwenden, bei denen plötzliche Veränderungen
stattfinden, um sehr hohe Geschwindigkeiten aufzuhalten. Eine plötzliche Veränderung
der Arbeitsgeschwindigkeit des Kranes kann aber beim Heben oder Senken ein Abschütteln
der Last verursachen. Auch ist bei derartigen ruckweise arbeitenden Regelungen die
Steuerung eines Kranes verwirrend und schwierig.