DE8806692U1

DE8806692U1 - Schaltwerk zum Betrieb einer Schleifringläufermaschine einer Schachtförderanlage

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Publication number: DE8806692U1
Application number: DE8806692U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1988-05-21
Filing date: 1988-05-21
Publication date: 1988-07-07

Description

BBC Brown Boveri Aktiengesellschaft

Mannheim 18. Mai 1988

Mp.-Nr. 553/88 ZPT/P3-Pn/Wi

Beschreibung

Schaltwerk zum Betrieb einer Schleifringläufermaschine einer Schachtförderanlage

Die Neuerung bezieht sich auf ein Schaltwerk zum Betrieb einer Schleifringläufermaschine einer Schachtförderanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Schaltwerk zum Betrieb einer Schleifringläufermaschine einer Schachtförderanlage ist aus dem DE-GBm 87 07 426 bekannt. Dort wird eine Einrichtung zum Anfahren und Bremsen einer frequenzgesteuerten Schleifringläufermaschine beschrieben, deren Ständerwicklung über einen Stromrichter gespeist wird und deren Läuferwicklung mit Anlaßwiderständen beschaltet ist. Es ist eine Umschalteinrichtung mit einem Potentiometer und einem steuerbaren Umschalter zur Ansteuerung der Steuereinrichtung des Stromrichters vorgesehen. Die Umschalteinrichtung bewirkt erst bei kurzgeschlossenem Läuferkreis und ab einer vorgebbaren Drehzahl der Schleifringläufermaschine die Freigabe für die Frequenzsteuerung, wobei

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die Frequenzsteuerung mit Hilfe des Potentiometers über ein Fußpedal erfolgt.

Der Neuerung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Schaltwerk zum Betrieb einer Schleifringläufermaechine einer Schachtförderanlage der eingangsgenannten Art anzugeben, das einen universellen Betrieb der Maechine sowohl direkt am Drehstromnetz als auch über den Stromrichter ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die mit der Neuerung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Maschinist stets nur ein einziges Schaltwerkt bedienen muß, unabhängig davon, ob die Schleifringläufermaschine über Wendeschütze direkt aus dem Netz gespeist wird, oder ob ein in Frequenz und Spannung regelbarer Drehstrom-Umrichter "zwischengeechaltet" ist. Durch die sehr einfache Bedienbarkeit des Schaltwerks ist ein sicherer Betrieb der Schachtförderenlage (Auf- und Abfahrt von Materialien und Personen in Förderkörben zwischen verschiedenen Schachtebenen) stets gewährleistet. Der benötigte Geräteumfang und die Investitionskosten sind relativ niedrig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Neuerung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die prinzipielle Verschaltung einer

Schleifringläufermaschine einer Schachtförderanlage ,

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Fig. 2 die Grundausführung eines Schaltwerks zum Betrieb einer schleifringläufermaschine einer Schachtförderanlage,

Fig. 3 und 4 Zusatzeinrichtungen zum Schaltwerk gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist die prinzipielle Verschaltung einer ßchleifringläufermaschine einer Schachförderanlage dargestellt. Die Statorwicklung 2 der Schleifringlauferma-Bchine 1 ist über ein Hauptschütz 3 und ein erstes bzw. fcweites Wendeschütz 4 bzw. 5 mit einem Drehstromnetz 6 verbindbar. Die den Wendeschützen 4 bzw. 5 zuführbaren Ansteuersignale sind mit d bzw. e bezeichnet. Die ßchleifringläufermaschine 1 dient als Drehstrom-Fördermaschine in einer Schachtförderanlage. Die Wendeschütze 4, 5 sind alternativ betätigbar und geben bei Direktspeisung aus dem Netz 6 die Drehrichtung des Drehfeldes im Ständer der Schleifringläufermaschine 1 vor.

Die Statorwicklung 2 der Schleifringläufermaschine 1 kann alternativ hierzu über ein Schütz 7 aus einem in Frequenz und Spannung regelbaren Drehstrom-ümrichter 8 gespeist werden. Das dem Schütz 7 zuführbare Ansteuersignal ist mit 1 bezeichnet. Der Umrichter 8 liegt dabei eingangsseitig über dem Hauptschütz 3 am Drehstromnetz 6.

Die Rotorwicklung 9 der Schleifringläufermaschine 1 ist mit gestaffelt zuschaltbaren Anlaßwiderständen 10 beschal tbar. Es ist auch möglich, die Klemmen der Rotorwicklung 9 mittels eines Kur&zgr;SchlußSchützes 11 direkt ohne Zwischenschaltung ohmscher Widerstände miteinander zu verbinden. Zur Überbrückung der Anlaßwiderstände 10 sind Anlaßschütze 12 vorgesehen. Es sind weitere, hier nicht gezeigte Anlaßwiderstände vorhanden, die jeweils mittels zugeordneter Anlaßschütze kurzschließbar sind.

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Auf diese Weise kann die Rotorwicklung 9 der Schleifringläufermaschine 1 stufenweiso mit unterschiedlicher ohmscber Belastung beschaltet werden. Ein Sternpunktschütz 13 überbrückt die am Ende der Widerstands-Reihenschaltung angeordneten Anlaßwiderstände. Die den Schützen 11 bzw. 12 bzw. 13 zuführbaren Ansteuersignale sind mit f bzw. g bzw. h bezeichnet.

Die Rotorwicklung 9 ist ferner über ein Schütz 14 mit einem aus dem Drehstromnetz 6 gespeisten Gleichrichter Ib verbindbar. Das dem Schütz 16 zuführbare Ansteuersignal ist mit k bezeichnet. Darüberhinaus kann der Gleichrichter 15 über ein Schütz 16 an die Statorwicklung 2 der Schleifringläufermaschine 1 geschaltet werden. Das dem Schütz 16 zuführbare Ansteuersignal ist mit i bezeichnet.

Die Steuer- und Regeleinrichtungen für den Drehstrom-Umrichter 8 bzw. für den Gleichrichter 15 sind mit 17 bzw. 18 bezeichnet. Der Steuer- und Regeleinrichtung 17 sind Ansteuersignäle a, b, c und der Steuer- und Regeleinrichtung 18 ein Ansteuersignal m zuleitbar.

In Fig. 2 ist die Grundausführung eines Schaltwerks zum Betrieb einer Schleifringläufermaschine einer Schachtförderanlage dargestellt. Zur Betätigung des Schaltwerkes ist ein Hebel 19 vorgesehen, der um einen Drehpunkt 20 in beide Ric^uturgen (Aufwärts-Abwärts) stufenlos schwenkbar ist (ca. 50 bis 80° Schv^nkwinkel in beiden Richtungen aus der Mittellage). Zur selbsttätigen Rückstellung des Hebels 19 in die Mittellage greifen Federn 21, 22 am Hebel an.

Bei Betätigung des Hebels 19 in der einen Richtung <■-■'-■" äie Schleifringläufermaschine so angesteuert, daß sich der Förderkorb der Schachtförderanlage aufwärts bewegt.

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wobei die Geschwindigkeit des Förderkorbes mit zunehmender Schwenkung aus der Mittellage erhöht wird. Bei Betätigung des Hebels in der entgegengesetzten Richtung wird der Förderkorb abwärts bewegt und zwar ebenfalls mit durch die Hebel-Schwenkung vorgebbarer Geschwindigkeit.

Eine um den Drehpunkt 20 schwenkende Hebelverlängerung 19a betätigt einen beweglichen Schleifkontakt 23 eines Potentiometers 24. Der Schleifkontakt 23 ist mit einer Hilfsspannung U beaufschlagbar und elektrisch isolierend an der Hebelverlängerung 19a befestigt. Die beiden äußeren elektrischen Anschlüsse des Potentiometers 24 sind miteinander verbunden und zu einem ansteuerbaren Schalter 25 geführt. Mit Hilfe des Potentiometers 24 wird das Ansteuersignal a, d.h. der Frequenzsollwert (Drehzahlsollwert) für die Schleifringläufermaschine 1 gebildet und der Steuer- und Regeleinrichtung 17 zugeführt. Durch die angegebene Verschaltung des Potentiometers ist sichergestellt, daß der Frequenzsollwert in der Mittellage des Hebels 19 minimal (Vorgabe von OHz) ist und sich beim Schwenken des Hebels in beiden Richtungen in gleicher Weise bis zum Maximalwert (z.B. Vorgabe von 50Hz) erhöht.

Eine um den Drehpunkt 20 schwenkende Hebelverlängerung 19b betätigt einen beweglichen Kontaktfinger 26. Der Kontaktfinger 26 ist mit der Hilfsspannung U beauf-Bchlagbar und elektrisch isolierend an der Hebelverlange rung 19b befestigt. Beim Schwenken des Hebels 19 in der einen oder anderen Richtung ergibt sich eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktfinger 26 und einem Festkontakt 27 oder 28, wodurch die Ansteuersignale b oder c zur Vorgabe der Drehrichtung der Schleifring Läufermaschine 1 (Aufwärts oder Abwärts des Förderkorbes) gebildet und über den ansteuerbaren Schalter 25 an die Steuer- und Regeleinrichtung 17 weitergegeben werden. In der

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Mittellage des Hebels 19 wird keiner der Festkontakte 27, 28 kontaktiert, d.h. es wird kein Drehrichtungssignal b oder c abgegeben.

Eine um den Drehpunkt 20 schwenkende Hebelverlängerung 19c betätigt einen Kontaktfinger 29. Der Kontaktfinger 29 ist ebenfalls mit der Hilfsspannung U beaufschlagbar und elektrisch isolierend an der Hebelverlängerung 19c befestigt. Beim Schwenken des Hebels 19 in der einen oder anderen Richtung ergibt sich eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktfinger 29 und einem Festkontakt 30 oder 31, wodurch Ansteuersignale d oder e zur Vorgabe der Drehrichtung der Schleifringläufermaschine (Aufwärts oder Abwärts des Förderkorbes) gebildet und über einen ansteuerbaren Schalter 32 an die Wendeschütze 4 oder 5 weitergeben werden. In der Mittelstellung des Hebels 19 wird keiner der Festkontakte 30, 31 kontaktiert, d.h. es wird kein Drehrichtungssignal d oder e abgegeben und keines der Wendeschütze 4, 5 angesteuert.

Eine um den Drehpunkt 20 schwenkende Hebelverlängerung 19d betätigt einen beweglichen Kontaktfinger 33. Der mit der Hilfsspannung U beaufschlagte Kontaktfinger 33 ist elektrisch isolierend an der Hebelverlängerung 19d befestigt. In der Mittellage des Hebels 19 ergibt sich eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktfinger 33 und einem Festkontakt 37. Hierdurch wird das Ansteuersignal h zur Ansteuerung des Sternpunktschützes 33 gebildet. Durch Schwenken des Hebels in der einen Richtung (Aufwärtsrichtung des Förderkorbers) überstreicht der Kontaktfinger 33 sukzessive weitere Festkontakte 36, 35, 34. Durch Schwenken des Hebels in der anderen Richtung (Abwärtsrichtung des Förderkorbes) überstreicht der Kontaktfinger 33 sukzessive Festkontakte 38, 39, 40. Die Festkontakte 34 und 40 sind miteinander verbundgn und führen bei Endlage des Hebels 19 (maximale Schwenkung)

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ein Ansteuersignal f zum Kurzschlußschütz 11. Die Festkontakte 35 und 39 sind miteinander verbunden und leiten bei Kontaktierung mit dem Kontaktfinger 33 ein Ansteuersignal g zum Anschlaßschütz 12. Bedarfsweise sind weitere Festkontakte zwischen der Mittel- und der Endlage des Kontaktfingers 33 zur Ansteuerung weiterer Anlaßwiderstände 10 vorhanden. Die Ansteuersignale f, g, h werden über einen ansteuerbaren Schalter 41 weitergeleitet.

Das in Fig. 2 dargestellte Schaltwerk wird nachfolgend auct als "Meisterschalter" 42 bezeichnet. Dieser Meisterschalter 42 eignet sich gleichermaßen zum Betrieb der Schleifringläufermaschine 1 direkt aus dem Drehstromnetz 6 über eines der Wendeschütze 4, 5 oder zum Betrieb der Schleifringläufermaschine 1 üher den Dreiistrom-Umrichter 8. Bei Betrieb direkt aus dem Netz 6 werden die Schalter 32 und 41 z.B. mittels einer externen einrichtung angesteuert, d.h. deren Schaltkontakte werden geschlossen, während der Schalter 25 nicht aktiviert wird, d.h. dessen Schaltkontakte bleiben geöffnet. In der Mittellage des Hebels 19 befindet sich die Schleifringläufermaschine 1 im Stillstand. Je nach Betätigung des Hebels 19 aus der Mittellage in die eine oder andere Richtung (Aufwärts- oder Abwärtsrichtung des Förderkorbes) wird das entsprechende Wendeschütz 4 oder 5 geschlossen (Ansteuersignale d oder e liegen vor). Die Schleifringläufermaschine 1 kann durch weiteres Schwenken des Hebels 19 in der gewünschten Richtung bis in die

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Endlage auf die Nenndrehzahl beschleunigt werden, wobei y\ die Anlaßwiderstände 10 sukzessive überbrückt werden und sich folglich der in den Rotorkreis eingeschaltete ohm« sehe Widerstand bis auf den Wert Null vermindert (Ansteuersignal-Abfolge h-g-f).

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Bei Betrieb der Schleifringläufermaschine 1 über den Drehstrom-Umrichter 8 wird der Schalter 25 z.B. mittels einer externen Einrichtung angesteuert, d.h. seine Sehaltkontakte werden geschlossen, während die Schalter 32_; 41 nicht aktiviert werden, d.h. deren Schaltkontakte bleiben geöffnet. In der Mittellage des Hebels 19 befindet sich die Schleifringläufermaschine 1 im Stillstand. Je nach Betätigung des Hebels 19 aus der Mittellage in die eine oder andere Richtung (Auf- oder Abwärtsrichtung des Förderkorbes) wird der Steuer- und Regeleinrichtung 17 die geforderte Drehrichtung mitgeteilt (Ansteuersignale b oder c). Die Schleifringläufermaschine 1 kann durch Schwenken des Hebels 19 in die gewünschte Richtung bis in die Endlage stufenlos auf die gewünschte Drehzahl gebracht werden, wobei der Frequenzsollwert durch das vom Potentiometer 24 gebildete Signal a vorgegeben wird.

Für beide Betriebsarten gilt, daß die Schleifringläufermaschine bei fehlender Betätigung des Hebels 19 selbsttätig zum Stillstand gebracht wird (Rückstellung des Hebels 19 in die Mittellage), was einen sicheren Betrieb der Schachtförderanlage gewährleistet.

In Fig. 3 ist eine Zusatzeinrichtung zum Schaltwerk gemäß Fig. 2 dargestellt. Der Hebel 19 ist dabei an seinem oberen Ende mit einem Drücker 43 versehen. Eine Feuer 44 dient zur selbsttätigen Rückstellung des Drückers 43. Mit Hilfe des Drückers 43 wird ein Schaltkontakt 45 betätigt. Am beweglichen Kontaktteil des Schaltkontaktes 45 liegt die Hilfsspannung U an, während an den feststehenden Kontaktteil ein Umschaltrelais 46 angeschlossen ist. Bei Betätigung des Drückers 43 werden durch das Umschaltrelais 46 die Wendeschütze 4 und 5 sowie die Schütze 14 und 17 geöffnet (siehe Signale d, e, k, 1). Das Schütz 16 jedoch wird geschlossen (siehe Signal i),

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Hierdurch wird die Gleichstrombremsung eingeschaltet, d.h. der Gleichrichter 15 speist Gleichstrom in die Statorwicklung 2 der Schleifringläufermaschine 1 ein. Die Rotorwicklung 9 kann dabei durch Schließen der Schütze 12 oder 13 je nach gefordertem Bremsmoment mit unterschiedlicher ohmscher Belastung (Anlaßwiderstände 10) beschaltet werden. Das Schütz 11 ist hierzu geöffnet. Die Ansteuerung der Schütze 13, 12, 11 erfolgt durch entsprechende Schwenkung des Hebels 19 (siehe Signale f, g. h aemäß Fig. 2). Der Schalter 41 ist zur Gleichstrombremsung geschlossen, während die Schalter 25, 32 geöffnet sind.

Zur Einstellung des vom Gleichrichter 15 einzuspeisenden Gleichstromes ist ein weiterer Hebel 47 neben dem Hebel 19 vorgesehen, wie in Fig. 4 dargestellt. Der Hebel 47 ist ebenfalls stufenlos um den Drehpunkt 20 schwenkbar, besitzt jedoch keine selbsttätige Rückführung. Die Hebelverlängerung 47a betätigt einen Schleifkontakt 48 eines Potentiometers 49. Der Schleifkontakt 48 ist mit der Hilfsspannung U beaufschlagt und elektrisch isolierend an der Hebelverlängerung 47a befestigt. Der äußere Anschluß des Potentiometers 49 ist mit der Steuer- und Regeleinrichtung 18 verbunden und führt dieser das Ansteuersignal m als Stromsollwert zu. Durch Schwenkung des Hebels 47 kann das Bremsmoment sehr genau und in einem großen Bereich eingestellt werden. Vorgegebene Haltepunkte können sehr präzise angefahren werden.

Zur Ausschaltung der GlexchstrornbreiRsung wird der Drükker 43 nochmals betätigt, wodurch das Umschaltrelais 46 über den Schaltkontakt 45 rückgesetzt wird und die Signalvorgabe (Signale d, e, k, 1, i) wieder entfallen.

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Darüberhinaus kann die Schleifringläufermaschine bei Versorgung über den Drehstrom-Umrichter 8 durch Aufschaltung des Gleichrichters 15 auf die Rotorwicklung 9 als Synchronmaschine betrieben werden. Hierzu werden bei Umrichter-Betrieb mittels nicht dargestellter Einrichtungen (z.B. Relais) das Schütz 16 geöffnet und das Schütz 14 geschlossen. Die Höhe des in die Rotorwicklung 9 einzuspeisenden Gleichstromes wird durch entsprechende Einstellung des Hebels 47 vorgegeben (Ansteuersignal m über Potentiometer 49 an die Steuer- und Regeleinrichtung 15) .

Claims

553/88 .:!. .:.'*..".I.' ·.·"'-* ie. Mai 1988 Schutzansprüche

1. Schaltwerk zum Betrieb einer Schleifringläufermaschine einer Schachtförderanlage wahlweise über Wendeschütze direkt aus einem Drehstromnetz oder über einen
zwischengeschalteten Drehstrom-Umrichter, wobei der Frequenjssollwert für die Schleifringläufermaschine der
Steuer- und Regeleinrichtung des Umrichters über ein Potentiometer vorgebbar und die Rotorwicklung mit Anlaßwiderständen beschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
ein in zwei Richtungen stufenlos schwenkbarer Hebel (19) vorgesehen ist, der gleichzeitig den beweglichen
Schleifkontakt (23) des Potentiometers (24), Kontakte
(26 bis 28) zur Ansteuerung der Wendeschütze (4, 5),
Kontakte (23 bis 31) zur Vorgabe der Drehrichtung für
den Umrichter (8) und Kontakte (33 bis 40) zur sukzessiven Überbrückung der Anlaßwiderstände (10) betätigt, wobei in der Mittellage des Hebels (19) der Stillstand der Schleifringläufermaschine (1), in der einen Richtung die Aufwärtsfahrt eines Förderhorbes und in der anderen
Richtung die Abwärtsfahrt eines Förderkorbes jeweils mit variabler Geschwindigkeit vorgebbar sind.

2. Schaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ansteuerbare Schalter (25, 32, 41) zur Durchschaltung der erzeugten Ansteutjrsignale (a bis h) in Abhängigkeit des gewählten Betriebes der Schleifringläufermaschine (1) vorgesehen sind.

3. Schaltwerk nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hebel (19) selbsttätig in die
Mittellage rückstellbar ist.

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4. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Statorwicklung der Schleifringläufermaschine über einen Gleichrichter mit Gleichstrom speisbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher, den Schleifkontakt (48) eines weiteren Potentiometers (49) betätigender Hebel (47) zur Einstellung des Gleichstromes vorgesehen ist.

5. Schaltwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (19) mit einem Drücker (43) zur Zuschaltung des Gleichstrombremsbetriebes mittels «ines Umschaltrelais (46) vorgesehen ist.