DE969180C

DE969180C - Device for controlled braking of asynchronous motors, in particular for hoist and chassis drives

Info

Publication number: DE969180C
Application number: DEP17540D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Lang
Original assignee: Elektro Mechanik GmbH; ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: Elektro Mechanik GmbH; ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1948-10-09
Filing date: 1948-10-09
Publication date: 1958-05-08

Description

Im Kranbetrieb und bei ähnlichen Antrieben wird zum Einfahren in die Endlagen u. dgl. eine stark herabgesetzte Drehzahl von z. B. io°/o der Normaldrehzahl verlangt, die möglichst lastunabhängig eingehalten werden soll. Bei einer bekannten Regelbremsschaltung wird dies dadurch erreicht, daß die Läuferspannung des Asynchronmotors zum Antrieb einer Ölpumpe dient, welche die federbelastete Reibungsbremse über einen Stellkolben mit zunehmender Läuferspannung lüftet. Das Widerstandsmoment, das sich aus der Summe des abgegebenen Nutzmomentes und des Bremsmomentes der Regelbremse ergibt, und damit die Motordrehzahl bleiben so angenähert konstant, d. h. unabhängig von der Größe des Nutzmomentes.In crane operation and with similar drives, there is a strong need to move into the end positions and the like reduced speed of z. B. 10% of normal speed required, which should be adhered to as independently of the load as possible. In a known control brake circuit this is achieved by applying the rotor voltage of the asynchronous motor to the drive an oil pump is used, which the spring-loaded friction brake via an actuating piston with increasing Rotor voltage releases. The section modulus resulting from the sum of the delivered Useful torque and the braking torque of the control brake results, and thus the engine speed remains so approximately constant, d. H. regardless of the size of the useful torque.

Es ist weiterhin eine Einrichtung zur Regelbremsung bekannt, bei welcher zur Betätigung einer Bremse von der Läuferspannung des Antriebsmotors beeinflußte, mit verhältnismäßig großer Masse behaftete elektromagnetische Stellglieder verwendet werden. Als elektromagnetische Stellglieder sind hier Elektromotoren und gewöhnliche Elektromagneten vorgesehen, welche auf eine normale Backenbremse einwirken, für deren Betätigung eine verhältnismäßig große Kraft erforderlich ist. Derartige Elektromagneten müssen also verhältnismäßig groß ausgeführt werden.There is also a device for control braking is known in which to actuate a Brake influenced by the rotor voltage of the drive motor, afflicted with a relatively large mass electromagnetic actuators are used. As electromagnetic actuators are Here electric motors and ordinary electromagnets are provided, which on a normal Act on the shoe brake, for the actuation of which a relatively large force is required. Such So electromagnets must be made relatively large.

Die bekannten Einrichtungen zur Regelbremsung haben den Nachteil, daß die verwendeten Stellglieder eine \^erhältnismäßig große Masse besitzen und infolgedessen träge arbeiten, weshalb die genaue Einhaltung einer bestimmten Drehzahl bei schnell wechselnder Belastung des Antriebsmotors nicht möglich ist.The known devices for control braking have the disadvantage that the actuators used have a relatively large mass and consequently work sluggishly, which is why the exact Compliance with a certain speed with rapidly changing load on the drive motor is not is possible.

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Außerdem läßt sich mit ihnen die RegeldrehzahlIn addition, they can be used to set the control speed

im Betrieb nicht verstellen, so daß also nur entweder mit der vollen Motordrehzahl oder mit einer, im voraus festgelegten Drehzahl von z. B. 10% der Normaldrehzahl gefahren werden kann.do not adjust during operation, so that only either at full engine speed or with one, im predetermined speed of z. B. 10% of normal speed can be driven.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie besteht im wesentlichen in der gleichzeitigen Verwendung eines an sich bekannten Reibungsdrehmomentverstärkers als Regelbremse und eines an sich bekannten, die Läuferspannung des Antriebsmotors messenden, verstärkungsfreien und massearmen elektromagnetischen Meßwerkes, z. B. eines Tauchspulenmeßwerkes, wobei der Reibungsdrehmomentverstärker für ein so hohes Verhältnis von Bremsmoment zum Steuermoment ausgelegt ist, daß das Meß werk selbst ihn betätigen kann, und wobei der Sollwert des Meßwerkes durch einen Einstellwiderstand od. dgl. zur betriebsmäßigen Einstellung der Drehzahl des Asynchronmotors veränderbar ist. In der Zeichnung zeigtThe invention avoids these disadvantages. It essentially consists of simultaneous use a known friction torque booster as a control brake and a known one measuring the rotor voltage of the drive motor, amplification-free and low-mass electromagnetic measuring mechanism, e.g. B. a moving coil measuring mechanism, wherein the friction torque amplifier is designed for such a high ratio of braking torque to control torque that the Messwerk itself can operate it, and the setpoint of the measuring mechanism by a setting resistor Od. The like. Can be changed for the operational setting of the speed of the asynchronous motor. In the drawing shows

Abb. ι ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes für eine Drehrichtung und Fig. Ι an embodiment of the subject invention for a direction of rotation and

Abb. 2 und 3 je ein solches für beide Drehrichtungen. Fig. 2 and 3 each one for both directions of rotation.

In Abb. ι a mit der Seitenansicht Abb. 1 b stellt 1 den Antriebsmotor mit der Antriebswelle 2 dar, mit der die Trommel 3 einer Reibungsbremse verbunden ist. 4 ist das Bremsband der Reibungsbremse. Das ablaufende Ende 5 des Bremsbandes 4 ist gehäusefest, während das auflaufende Ende 6 des Bremsbandes 4 über einen drehbar gelagerten Hebel 7 mit einem Spannungsmeßwerk 8 verbunden ist. Die Kraft der Tauchspulen 9 des Meßwerkes 8 wirkt der Kraft der Federn 10 entgegen. 11 ist der Regelanlasser des Asynchronmotors 1, an dem die Läuferspannung abgegriffen und über Gleichrichter 12 gleichgerichtet wird. Sie wird dann über einen Sollwerteinsteller 13 dem Spannungsmeßwerk 8 zugeführt. In Fig. 1 a with the side view Fig. 1 b represents 1 represents the drive motor with the drive shaft 2, with which the drum 3 is connected to a friction brake is. 4 is the brake band of the friction brake. The running end 5 of the brake band 4 is fixed to the housing, while the leading end 6 of the brake band 4 via a rotatably mounted lever 7 with a voltage measuring mechanism 8 is connected. The force of the plunger coils 9 of the measuring mechanism 8 acts Force of the springs 10 against. 11 is the control starter of the asynchronous motor 1, from which the rotor voltage is tapped and via rectifier 12 is rectified. It is then fed to the voltage measuring mechanism 8 via a setpoint adjuster 13.

Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Umschalten von Normalbetrieb mit der Asynchronmotordrehzahl — wo die Bremse 3 dadurch gelüftet ist, daß auf das Meßwerk 8 eine genügend große, feste Spannung, z. B. die den Asynchronmotor 1 speisende Netzspannung, gegeben wird — auf Regelbetrieb mit stark herabgesetzter Drehzahl wird der Läuferwiderstand 11 eingeschaltet und an das Meßwerk 8 die Läuferspannung gelegt. Das Meßwerk 8 ist nun so angelegt, daß beim Erreichen der Regelsolldrehzahl, die z. B. 10% der Normaldrehzahl des Asynchronmotors betragen kann, die Kraft des Meßwerkes 8 gerade gleich der Federkraft in der angezogenen Stellung des Bremsbandes 4 ist, so daß also das volle Bremsmoment auftritt. Wird jetzt der Asynchronmotor durch ein Nutzmoment belastet, so sinkt die Drehzahl noch mehr; durch die vergrößerte Schlupfspannung wird aber auch die Zugkraft des Meßwerkes vergrößert, so daß die Reibungsbremse lüftet und ihr Bremsmoment abßo nimmt.The mode of operation is as follows: When switching from normal operation with the asynchronous motor speed - Where the brake 3 is released by the fact that on the measuring mechanism 8 a sufficiently large, firm Voltage, e.g. B. the asynchronous motor 1 feeding mains voltage is given - on control mode at a greatly reduced speed, the rotor resistor 11 is switched on and connected to the measuring mechanism 8 the rotor voltage is applied. The measuring mechanism 8 is now designed so that when the control target speed is reached, the z. B. 10% of the normal speed of the asynchronous motor, the power of the Measuring mechanism 8 is just equal to the spring force in the tightened position of the brake band 4, so that so the full braking torque occurs. If the asynchronous motor is now loaded by a useful torque, so the speed drops even more; due to the increased slip voltage, however, the Tensile force of the measuring mechanism increased so that the friction brake is released and its braking torque abßo takes.

Beim Regelbereich wird also die Drehzahl des Asynchronmotors unabhängig von seiner Belastung nahezu konstant gehalten, weil sich das Bremsmoment immer so einstellt, daß die Summe aus Nutzmoment und Bremsmoment angenähert konstant bleibt. Die Reibungsbremse ist dabei so ausgebildet, daß zu ihrer Betätigung eine relativ kleine Steuerleistung benötigt wird, die durch ein einfaches Zugkraftmeß werk aufgebracht werden kann. Das Meßwerk kann durch Einschalten eines Vor-Widerstandes 13 als Sollwerteinsteller auf einfache Weise zum betriebsmäßigen Einstellen beliebiger Regeldrehzahlen verwendet werden, was bei den bekannten Einrichtungen nicht möglich ist. Wird der Widerstand des Sollwerteinstellers 13 vergrößert, so ist ein größerer Schlupf des Asynchronmotors erforderlich, um das Meßwerk 8 auszusteuern, d. h. die Regeldrehzahl nimmt mit zunehmendem Widerstand des Sollwerteinstellers 13 ab und umgekehrt.In the control range, the speed of the asynchronous motor is independent of its load kept almost constant because the braking torque is always adjusted so that the sum of Usable torque and braking torque remain approximately constant. The friction brake is designed in such a way that that a relatively small control power is required for their actuation, which by a simple Zugkraftmeß work can be applied. The measuring mechanism can be switched on by switching on a pre-resistor 13 as a setpoint adjuster in a simple manner for operational setting of any Control speeds are used, which is not possible with the known devices. Will the Resistance of the setpoint adjuster 13 increases, so a greater slip of the asynchronous motor is required, to control the measuring mechanism 8, d. H. the control speed increases with increasing resistance of the setpoint adjuster 13 and vice versa.

In der Anordnung nach Abb. 2 a ist das Bremsband 4 drehbar gelagert, während die Bremstrommel 3 feststeht. Die Lastwelle 2 des Asynchronmotors ι ist mit dem ablaufenden Ende 5 des drehbar gelagerten Bremsbandes 4 verbunden, während das auflaufende Ende 6 mit einer kleineren Reibtrommel 14 verbunden ist, die sich um eine Achse der feststehenden Reibtrommel 3 drehen kann. Das Steuermoment wird vom Meßwerk 8 mittels Kniehebelübersetzung (Abb. 2 b) auf die Bremstrommel 14 übertragen. 16 stellt hierbei die Bremsbacken dar, die an den drehbar gelagerten Hebeln 17 sitzen und durch die Stelzen 15 entgegen der Kraft der Federn 10 α und 10 & gelüftet werden können. 18 ist eine Dämpfungseinrichtung, bestehend aus einem Kolben, der sich in einem Zylinder mit einstellbarer Luftauslaßöffnung 19 bewegt.In the arrangement according to Fig. 2a, the brake band 4 is rotatably mounted, while the brake drum 3 is certain. The load shaft 2 of the asynchronous motor ι is rotatable with the trailing end 5 of the mounted brake band 4, while the leading end 6 with a smaller friction drum 14 is connected, which can rotate about an axis of the fixed friction drum 3. That The control torque is transferred from the measuring mechanism 8 to the brake drum by means of a toggle lever transmission (Fig. 2 b) 14 transferred. 16 represents the brake shoes that are seated on the rotatably mounted levers 17 and can be lifted by the stilts 15 against the force of the springs 10 α and 10 &. 18 is a damping device consisting of a piston, which is in a cylinder with adjustable Air outlet opening 19 moved.

Die Wirkungsweise ist ähnlich wie bei der Anordnung nach Abb. 1. Beim Betrieb mit normaler Drehzahl wird das Meßwerk 8 an eine feste Spannung gelegt, die das Lüften der Bremsvorsteuerung 14, 16 und damit der Reibungsbremse 3, 4 ermöglicht. Zweckmäßig nimmt man dazu die Spannung des Asynchronmotornetzes, so daß bei Ausfall des Drehstromnetzes I a die Bremse sofort anzieht. Zwischen Meßwerk 8 und Drehstromnetz ι α wird ein Gleichrichter 12 geschaltet. Beim Umschalten auf Regelbetrieb wird das Meßwerk 8 an die Läuferspannung des Asynchromotors gelegt und mittels des Sollwerteinstellers 13 die gewünschte Regeldrehzahl eingestellt. Durch die Kniehebelwirkung der übertragungseinrichtung 15, 17 wird erreicht, daß wenige Prozent Spannungsänderung am Meßwerk 8 genügen, um das Steuermoment an der Bremsscheibe 14 vom Wert Null bis zum vollen Wert und umgekehrt zu ändern, d. h. die Vorsteuereinrichtung 8,14, 15, 17 arbeitet praktisch astatisch, und die Regeldrehzahl wird unabhängig von der Größe des angegebenen Nutzmomentes konstant gehalten, während nach der Anordnung der Abb. 1 eine gewisse Lastabhängigkeit noch vorhanden ist. Ferner tritt durch die Kniehebelübersetzung eine Vorverstärkerwirkung auf.The mode of operation is similar to the arrangement according to Fig. 1. When operating at normal speed, the measuring mechanism 8 is connected to a fixed voltage, which enables the brake pilot control 14, 16 and thus the friction brake 3, 4 to be released. The voltage of the asynchronous motor network is expediently used for this purpose, so that the brake is applied immediately if the three-phase network I a fails. A rectifier 12 is connected between the measuring mechanism 8 and the three-phase network ι α. When switching to control mode, the measuring mechanism 8 is connected to the rotor voltage of the asynchronous motor and the desired control speed is set by means of the setpoint adjuster 13. The toggle action of the transmission device 15, 17 ensures that a few percent change in voltage at the measuring mechanism 8 is sufficient to change the control torque on the brake disk 14 from zero to the full value and vice versa, ie the pilot control device 8, 14, 15, 17 works practically astatic, and the control speed is kept constant regardless of the size of the specified useful torque, while according to the arrangement in Fig. 1 a certain load dependency is still present. Furthermore, a preamplifier effect occurs due to the toggle transmission.

Um ein sanftes Ansprechen der Bremse zu erreichen, wird das bewegliche Organ, z. B. Tauchspule 9, des Meßwerkes 8 mit einer Luftkolbendämpfungseinrichtung 18 versehen. Sie wirkt sichIn order to achieve a smooth response of the brake, the movable member, e.g. B. moving coil 9, the measuring mechanism 8 is provided with an air piston damping device 18. It affects

dämpfend auf den ganzen Regelvorgang aus und verhindert ein ruckartiges Ansprechen der Bremse. Bei raschen Momentschwankungen kann zur Erhöhung der Regelgeschwindigkeit ein elastisches Glied, z. B. eine Feder, zwischen Tauchspule 9 und Dämpfungskolben 18 geschaltet werden.dampens the entire control process and prevents the brake from responding suddenly. In the event of rapid fluctuations in the moment, an elastic control can be used to increase the control speed Member, e.g. B. a spring between plunger coil 9 and damping piston 18 are connected.

Die Anordnung nach Abb. 2 a eignet sich auch für beide Drehrichtungen, wenn die Reibungsbremse nach Abb. 3 a und 3 b mit zwei gegensinnig wirkenden Bremsbändern ausgerüstet wird. Abb. 3 a stellt den Schnitt und Abb. 3 b eine Perspektive Ansicht einer derartigen Einrichtung dar. Um die Bremstrommel 3 sind zwei Bänder 4 a und 46 gelegt, deren ablaufende Enden 5 mit der Motorwelle 2 und deren auflaufende Enden 6 über den Steuerhebel 20 mit der Bremsscheibe 14 verbunden sind. Die Bremstrommel 3 ist wieder feststehend. Wird auf die Pjremsscheibe 14 ein Bremsmoment durch die Bremsbacken 16 ausgeübt, so legt sich, je nach der Drehrichtung der Motorwelle 2, das Bremsband 4 α l)zw. 4b an die Bremstrommel an und überträgt das Bremsmoment auf die Motorwelle, während das Bremsband 4 Z) bzw. 4 a gelüftet wird.The arrangement according to Fig. 2 a is also suitable for both directions of rotation if the friction brake according to Fig. 3 a and 3 b is equipped with two brake bands acting in opposite directions. Fig. 3a shows the section and Fig. 3b a perspective view of such a device are connected to the brake disc 14. The brake drum 3 is stationary again. If a braking torque is exerted on the brake disc 14 by the brake shoes 16, then, depending on the direction of rotation of the motor shaft 2, the brake band 4 α l) between. 4b to the brake drum and transfers the braking torque to the motor shaft while the brake band 4 Z) or 4 a is released.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Device for controlled braking of asynchronous motors, especially for hoist and chassis drives, by means of a friction brake, which depends on the rotor voltage of the asynchronous motor is controlled, characterized by the simultaneous use of a known per se Friction torque booster (3, 4, 5, 6) as a control brake and one known per se, The armature voltage measuring, gain-free and low mass electromagnetic Measuring mechanism (8), e.g. B. moving coil measuring mechanism, the friction torque amplifier is designed for such a high ratio of braking torque to control torque that the measuring mechanism himself can operate it, and the setpoint of the measuring mechanism by a setting resistor (13) or the like for the operational setting of the speed of the asynchronous motor (1) is changeable.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the friction drum (3) of the brake is driven by the asynchronous motor (1) is and the running end (5) of the brake band (4) is fixed to the housing, while the rotatably mounted run-up end (6) of the brake band is connected to the measuring mechanism (8).

3. Device according to claim 1, characterized in that that the friction drum (3) of the brake is stationary, while the brake band (4) of the same is rotatably mounted, the expiring The end (5) of the brake band is driven by the asynchronous motor, while the leading The end (6) is connected to a brake disc (14) onto which the measuring mechanism (8) is attached Can exert braking torque.

4. Device according to claim 3, characterized in that the transmission of the force of the measuring mechanism (8) on the brake disc (14) by means of a toggle lever (15).

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the measuring mechanism (8) directly or is connected indirectly via a spring to the damping piston (18).

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the brake has two oppositely acting brake bands (4 α and 4 b) .

7. Device according to claim 6, characterized in that the running ends of the two brake bands (4a and 4b) are connected to the asynchronous motor and the running ends (6) are connected to the brake disc (14) according to claim 3.

Considered publications: German Patent Specifications No. 158822, 662300; British Patent No. 403618; Electrotechnical Journal, Issue A, 1952,

see 585,586.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings