DE966727C - Regelsteuerung mit Asynchronmotoren, insbesondere fuer Krantriebwerke - Google Patents
Regelsteuerung mit Asynchronmotoren, insbesondere fuer KrantriebwerkeInfo
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- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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- B66C2700/08—Electrical assemblies or electrical control devices for cranes, winches, capstans or electrical hoists
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelsteuerung mit Asynchronmotoren, insbesondere für
Krantriebwerke. Krantriebwerke stellen an Antriebsmaschinen hinsichtlich der Drehzahl und des
Drehzahlverhaltens in Abhängigkeit von der Belastung besondere Anforderungen. Diese sind
1. die Antriebsmaschine muß im treibenden und im angetriebenen Zustand, also sowohl im Motorais
auch im Generatorbetrieb, die angesteuerte Drehzahl unabhängig von der Belastung möglichst
beibehalten;
2. als kleinste Drehzahl ist hierbei im allgemeinen eine solche von etwa io bis 20°/o der Nenndrehzahl
erwünscht;
3. als Höchstdrehzahl werden bei Kranhubwerken beim Senken von Lasten Drehzahlen von
etwa 150 bis 200% der Nenndrehzahl angestrebt; beim Senken des leeren Kranhakens sollen die genannten
Höchstdrehzahlen kaum tiefer liegen, und
4. die Steuerung muß die Einstellung kleinster, mittlerer und höchster Drehzahlen ermöglichen,
derart, daß der Übergang vom Motor- zum Generatorbetrieb und umgekehrt vom Generator- zum
Motorbetrieb in ein und derselben Schaltstellung kontinuierlich und der Übergang von der einen
Schaltstellung in die andere ohne betriebsgefährdende Unterbrechtung des Motorstromkreises erfolgt.
Diese Bedingungen lassen sich in idealer Weise mit Hilfe der Leonardsteuerung erfüllen; ferner
sind auch für Gleichstrom-Reihenschlußmotoren und andere Gleichstrommotoren in jeder Hinsicht
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brauchbare Regelsteuerungen entwickelt und in großer Anzahl angewendet worden.
Wesentlich schwieriger ist es jedoch, vorstehend angegebene oder ähnliche Regelbedingungen bei
Verwendung eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Schleifringläufer als Antriebsmaschine zu erfüllen.
Beim Drehstrom-Asynchronmotor ist zwar im motorischen Betrieb unter Last jede Drehzahl
unterhalb der synchronen durch Widerstandsregelung im Läufer einstellbar; bei Entlastung strebt
jedoch der Motor dem Synchronismus zu, um ihn bei Generatorbetrieb je nach Größe des eingeschalteten
Läuferwiderstandes noch zu übersteigen. Nach dem Verhalten des Asynchronmotors ist also
1-5 weder ein Abbremsen des Fahrwerkes auf eine kleine untersynchrone Geschwindigkeit möglich,
noch kann der Motor beim Senken von Lasten auf eine brauchbare Absetzgeschwindigkeit abgebremst
bzw. herabgeregelt werden.
Durch verschiedene Kunstschaltungen, wie Gegenstrombremsung, untersynchrone Bremsung bei einphasigem Netzanschluß der Ständerwicklung, durch Gegenschaltung zweier Motoren usw., hat man zwar versucht, dem Asynchronmotor ein für Kranbetriebe günstigeres Verhalten aufzuzwingen. Derartige im Laufe der Jahre entwickelte Bremsschaltungen haben sich dabei teilweise auch ganz gut bewährt; die regeltechnische Vollkommenheit der Regelsteuerung mit Gleichstrommotoren wird dabei jedoch nicht erreicht. So ist beispielsweise die Gegenstrombremsschaltung zu lastabhängig, um allgemein befriedigen zu können. Mit der untersynchronen Bremsung bei einphasigem Netzanschluß der Ständerwicklung lassen sich zwar verhältnismäßig leicht mittlere untersynchrone Senkdrehzahlen für Halblast bis Volllast, jedoch keine Absetzgeschwindigkeiten in der erforderlichen Größe bei Vollast erreichen.
Durch verschiedene Kunstschaltungen, wie Gegenstrombremsung, untersynchrone Bremsung bei einphasigem Netzanschluß der Ständerwicklung, durch Gegenschaltung zweier Motoren usw., hat man zwar versucht, dem Asynchronmotor ein für Kranbetriebe günstigeres Verhalten aufzuzwingen. Derartige im Laufe der Jahre entwickelte Bremsschaltungen haben sich dabei teilweise auch ganz gut bewährt; die regeltechnische Vollkommenheit der Regelsteuerung mit Gleichstrommotoren wird dabei jedoch nicht erreicht. So ist beispielsweise die Gegenstrombremsschaltung zu lastabhängig, um allgemein befriedigen zu können. Mit der untersynchronen Bremsung bei einphasigem Netzanschluß der Ständerwicklung lassen sich zwar verhältnismäßig leicht mittlere untersynchrone Senkdrehzahlen für Halblast bis Volllast, jedoch keine Absetzgeschwindigkeiten in der erforderlichen Größe bei Vollast erreichen.
Um unter synchrone Drehzahlen bei einem unbelasteten bzw. angetriebenen widerstandsgesteuerten
Schleifringläufer zu erreichen, sind auch mechanische Vorkehrungen bekanntgeworden. Meist
werden hierzu Schleifbremsen verwendet, mit deren Hilfe der Motor belastet und auf bestimmte
untersynchrone Drehzahlen geregelt wird. Es ist ferner bekannt, die Schleifbremse mit einem Bremslüfter
zu betätigen, der an den Läufer des Triebwerkmotors geschaltet wird und den Bremsdruck
in Abhängigkeit von der Läuferspannung bzw. Läuferfrequenz selbsttätig regelt. Derartige Steuerungen
unter Verwendung von Schleifbremsen ermöglichen zwar im Gegensatz zu den bekannten
Kunstschaltungen die Einstellung brauchbarer Absetzgeschwindigkeiten.
Bei Schleif bremsen tritt jedoch bekanntlich ein erheblicher Verschleiß der
Bremsbacken auf, so daß die allgemeine Anwendung derartiger Steuerungen Schwierigkeiten bereitet.
Insbesondere bei stark beanspruchten Kranbetrieben mit großer Schalthäufigkeit kann von
solchen Steuerungen kaum Gebrauch gemacht werden.
Demgegenüber zeichnet sich die Regelsteuerung nach der Erfindung im wesentlichen dadurch aus,
daß die Steuerung aus mindestens drei Grundschaltungen zusammengesetzt ist, derart, daß den
Steuerstellungen für kleinste Drehzahlen die Grundschaltung mit Schleifbremsung mit oder ohne
selbsttätige Einstellung des Bremsdruckes, den Steuerstellungen für mittlere Drehzahlen die
Grundschaltung für Einphasennetzanschluß der Ständerwicklung oder eine im Drehzahlverhalten
gleichwertige Schaltung und den Steuerstellungen für höchste Drehzahlen die einfache Widerstandsanlaßschaltung
zugeordnet ist. Die Erfindung liegt somit in der Kombination von mindestens drei
Regelschaltungen zu einer Steuerung mit einer sich daraus ergebenden Regelcharakteristik. Hierdurch
wird erreicht, daß von jeder Grundschaltung das ihr bei gewissen Drehzahlen eigene günstigste
Verhalten zur Anwendung gelangt. Die Erfindung gestattet dabei insbesondere, die Abbremsung der
Krantriebwerke von höchster Geschwindigkeit z. B. auf mittlere untersynchrone Geschwindigkeit
rein elektrisch mit Hilfe des Asynchronmotors zu erreichen, während die weitere Abbremsung auf
kleinste untersynchrone Geschwindigkeiten von der Schleifbremse übernommen wird. Auf diese Weise
braucht die Schleifbremse nur noch eine sehr geringe Bremsarbeit zu leisten, so daß der Verschleiß
der Bremsbacken auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Die Charakteristik der Regelsteuerung für ein Hubwerk nach der Erfindung ist der Zeichnung zu
entnehmen, in der als Abszisse die Drehmomente an der Motorwelle in Prozent und als Ordinaten
die Drehzahlen in Prozent aufgetragen sind.
Mit A ist im Koordinatensystem der Quadrant für Heben bei Kraftbetrieb, mit B der Quadrant
für Heben beim Bremsen der beweglichen Massen, mit C der Quadrant für Senken beim Bremsen der
eingehängten Last und mit D der Quadrant für Senken beim Kraftbetrieb bezeichnet. Es gelten
ferner die Kennlinien 1 und I für die Schaltung mit Schleifbremse, die Kennlinien 2 bis 6 und IV
und V für die einfache Widerstandsanlaßschaltung und die Kennlinien 1', II und III für die einphasige
Netzanschlußschaltung der Ständerwicklung oder für eine gleichwertige Schaltung. Die
Schaltstellung gemäß der Kennlinie i' wird zur Vermeidung einer falschen Lastbewegung so eingefügt,
daß sie erst beim Rückschalten des Steuergerätes wirksam wird, und zwar nur so lange, bis
das Triebwerk eine mittlere Geschwindigkeit erreicht hat. Sodann schaltet sich selbsttätig, und
zwar in Abhängigkeit von der Zeit, Spannung oder Frequenz die Regelstellung 1 mit Schleifbremse ein.
Die Regelcharakteristik zeigt die gute Lage der erforderlichen Regelgeschwindigkeiten. Insbesondere
ist ersichtlich, daß beim Abbremsen des Triebwerkes infolge der Zwischenfügung der einphasi-
en Bremsung (Regelstellung 1' beim Heben und Regelstellung II und III beim Senken) eine ausreichende
Verminderung der Drehzahlen eintritt, so daß beim Weiterschalten auf den Regelstellen 1
und I nur noch geringe Bremsarbeit zu leisten ist. Der Zweck der Schaltungskombination, eine gün-
stige Lage der Drehzahllinien bei einer Verminderung des Bremsverschleißes der Schleifbremse zu
erreichen, wird also vollkommen erfüllt. Auch als Fahrbremsschaltung für Fahrwerke ergeben sich
die gleichen günstigen Regeleigenschaften bei geringstem Bremsverschleiß. Die Regelschaltung ist
hierbei nach beiden Motordrehrichtungen symmetrisch. Für beide Drehrichtungen gelten die in den
Quadranten A und B aufgenommenen Regelkennlinien.
Für die Lüftung der Bremse kann erfindungsgemäß mit Vorteil ein Zentrifugalbremslüfter mit
Motorantrieb verwendet werden. Die Anwendung des Zentrifugalbremslüfters erstreckt sich erfindungsgemäß
insbesondere auf die Erreichung der Steuerstellungen für kleinste Drehzahlen.
Es ist zwar für die Lüftung der Bremsen bekannt, motorisch angetriebene elektrohydraulische
oder elektropneumatische Vorrichtungen vorzusehen. Die Regelung des Bremsdruckes erfolgt dabei
in Abhängigkeit von der Läuferspannung bzw. von der Frequenz des Drehstrommotors oder in
Abhängigkeit von einem zusätzlichen Fliehkraftschalter, der indirekt die Drehzahl des Bremslüftmotors
regelt. Die Arbeitsweise der elektrohydraulisch bzw. elektropneumatisch betätigten Bremslüfter
ist jedoch von den Temperaturunterschieden, denen Flüssigkeiten betriebsmäßig ausgesetzt sind,
bzw. von dem Feuchtigkeitsgehalt der verwendeten Preßluft stark abhängig, die für das Arbeiten
pneumatisch betätigter Bremslüfter zur Verfügung steht. Der Zentrifugalbremslüfter nach der Erfindung
ist dagegen derartigen Einflüssen nicht unterworfen.
An Stelle eines Zentrifugalbremslüfters kann erfindungsgemäß ein Gleichstromsolenoidbremslüfter
verwendet werden, der auf den Regelstellungen für kleine Geschwindigkeiten über Gleichrichter direkt
oder indirekt vom Läufer und auf den übrigen Steuerstellungen vom Drehstromnetz über Gleichrichter
gespeist wird.
Die Regelsteuerung, bei der auf den Steuerstellungen für kleine Geschwindigkeiten der Bremslüfter
zur Regelung des Bremsdruckes herangezogen wird, muß auf den übrigen Steuerstellungen
unabhängig von der Drehzahl des Läufers voll lüften. Es ist daher erwünscht bzw. notwendig, den
Bremslüfter auf den letzten Steuerstellungen an ein Netz mit konstanter Spannung bzw. Frequenz umzuschalten.
Um dabei zu verhüten, daß der Bremslüfter beim Umschalten spannungslos wird und einfällt, können erfindungsgemäß besondere Maßnahmen
gegen das unerwünschte Einfallen des Bremslüfters getroffen werden. Zu diesem Zweck
kann z. B. ein zweiter Bremslüfter oder ein zweiter Motor zum Antrieb des Bremslüfters bzw. eine
zweite Wicklung usw. angeordnet werden. Der gleiche Zweck wird auch erfüllt, wenn für die Zwischenstellungen
am Bremslüfter Maßnahmen getroffen werden, die ein verzögertes Abfallen des
Bremslüfters herbeiführen. In einem solchen Falle wird zwar das Einfallen des Bremslüfters nicht
unterbunden; da jedoch das Steuergerät in den Zwischenstellungen, die ungerastet bleiben, nur
kurze Zeit verweilt, so wird durch die verzögert abfallende Bremse die Regelsteuerung keineswegs
beeinträchtigt.
Die Anwendung der Erfindung ist auf Krantriebwerke nicht beschränkt. So kann die Erfindung
beispielsweise für Aufzugssteuerungen verwendet werden.
Claims (6)
1. Regelsteuerung für Asynchronmotoren, insbesondere für Krantriebwerke, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung aus mindestens drei Grundschaltungen zusammengesetzt ist, derart, daß den Steuerstellungen für kleinste
Drehzahlen die Grundschaltung mit Schleifbremse mit oder ohne selbsttätige Einstellung
des Bremsdruckes, den Steuerstellungen für mittlere Drehzahlen die Grundschaltung für
Einphasennetzanschluß der Ständerwicklung oder eine im Drehzahlverhalten gleichwertige
Schaltung und den Steuerstellungen für höchste Drehzahlen die einfache Widerstandsanlaßschaltung
zugeordnet ist.
2. Regelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der
Schleifbremse ein Zentrifugalbremslüfter vorgesehen ist.
3. Regelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Schleifbremse
ein Gleichstrombremslüfter vorgesehen ist, dessen Erregung über Gleichrichter erfolgt.
4. Regelsteuerung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet
durch Mittel, die das Einfallen des Bremslüfters in einer oder mehreren nicht gerasteten Zwischenstellungen zwischen den
Steuerstellungen für kleine und mittlere Drehzahlen verhüten bzw. verzögern.
5. Regelsteuerung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Vermeiden
bzw. Verzögern des Einfallens des Bremslüfters in der Zwischenstellung bzw. den Zwischenstellungen z. B. ein zusätzlicher l°5
Bremslüfter, eine zweite Wicklung od. dgl. dienen.
6. Regelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Steuerstellung
mit Schleifbremse und den Steuer- no Stellungen für einfache Widerstandsanlaßschaltung
eingefügte Bremsstellung nur beim Rückwärtsschalten des Steuergerätes wirksam wird, derart, daß in Abhängigkeit von der Zeit,
Spannung oder Frequenz eine selbsttätige Umschaltung auf die Steuerstellung mit Schleifbremse
erfolgt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 605503, 710775; »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 60. Jahrgang, 1942, Heftii/12, S. 113.
Deutsche Patentschriften Nr. 605503, 710775; »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 60. Jahrgang, 1942, Heftii/12, S. 113.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 709 672/82 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES14403D DE966727C (de) | 1943-10-23 | 1943-10-23 | Regelsteuerung mit Asynchronmotoren, insbesondere fuer Krantriebwerke |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES14403D DE966727C (de) | 1943-10-23 | 1943-10-23 | Regelsteuerung mit Asynchronmotoren, insbesondere fuer Krantriebwerke |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE966727C true DE966727C (de) | 1957-09-12 |
Family
ID=7474567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES14403D Expired DE966727C (de) | 1943-10-23 | 1943-10-23 | Regelsteuerung mit Asynchronmotoren, insbesondere fuer Krantriebwerke |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE966727C (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE605503C (de) * | 1926-12-18 | 1934-11-12 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | Untersynchrone Bremsschaltung fuer Induktionsmaschinen mit mehrachsiger Wicklung und einphasigem Netzanschluss des primaeren Teiles |
DE710775C (de) * | 1938-05-15 | 1941-09-20 | Stalturbine G M B H | Bremsluefter |
-
1943
- 1943-10-23 DE DES14403D patent/DE966727C/de not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE605503C (de) * | 1926-12-18 | 1934-11-12 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | Untersynchrone Bremsschaltung fuer Induktionsmaschinen mit mehrachsiger Wicklung und einphasigem Netzanschluss des primaeren Teiles |
DE710775C (de) * | 1938-05-15 | 1941-09-20 | Stalturbine G M B H | Bremsluefter |
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