EP0710619B1 - Verfahren und Einrichtung zum Überwachen und/oder Steuern der Drehzahl eines Elektroantriebs mit Frequenzumrichter für Hubwerke - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Überwachen und/oder Steuern der Drehzahl eines Elektroantriebs mit Frequenzumrichter für Hubwerke Download PDFInfo
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- EP0710619B1 EP0710619B1 EP95250263A EP95250263A EP0710619B1 EP 0710619 B1 EP0710619 B1 EP 0710619B1 EP 95250263 A EP95250263 A EP 95250263A EP 95250263 A EP95250263 A EP 95250263A EP 0710619 B1 EP0710619 B1 EP 0710619B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
- B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
- B66D1/28—Other constructional details
- B66D1/40—Control devices
- B66D1/48—Control devices automatic
- B66D1/485—Control devices automatic electrical
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/18—Control systems or devices
- B66C13/22—Control systems or devices for electric drives
- B66C13/23—Circuits for controlling the lowering of the load
- B66C13/26—Circuits for controlling the lowering of the load by ac motors
Definitions
- the invention relates to a method for monitoring and / or controlling the speed of a Electric drive with a via a frequency converter to an alternating or Three-phase network connected asynchronous motor with a braking device is equipped.
- Hoists are mainly made from inexpensive and maintenance-free three-phase asynchronous motors driven.
- Asynchronous motors work on the three-phase network the network frequency of e.g. 50 Hertz in principle with a fixed nominal speed, of which only slight deviations are possible.
- frequency converters are used between the three-phase network and the asynchronous motor.
- Hoists and hoists must be built and dimensioned so that they are safe can be operated and personal injury and property damage due to dangerous movements the load can be prevented.
- a load movement must be braked by the motor and brake can and the hanging load must be able to be held.
- the prior art includes a solution according to EP 0 347 408 B1, in which Field weakening set frequency-dependent speeds via the frequency converter can be so that heavy loads with slower speed and light Loads can be lifted at nominal speed.
- Field weakening set frequency-dependent speeds via the frequency converter can be so that heavy loads with slower speed and light Loads can be lifted at nominal speed.
- the invention was therefore based on the object of a linear actuator of the generic type to be able to operate safely above the nominal frequency.
- a maximum permissible frequency for exceeding the nominal speed is determined for raised loads if the maximum load is not reached.
- the performance of the engine is used to the extent permitted by brake safety.
- Practical embodiments of this method consist, for example, in that a speed control determines the maximum permissible frequency for the attached load by comparing the actual speed with the output frequency setpoint at a time when a follow-up contact of a command transmitter is actuated by a first contact initiates the lifting movement and triggers the comparison process through its subsequent contact.
- Safety is also increased in that the permissible speed limit values can be determined depending on the load at the start of the lifting process.
- the maximum allowable Frequency is initially the frequency setpoint for an electric drive type point and measured the speed deviation and then a correspondingly larger maximum Frequency is output to the frequency converter if the speed deviation is the Falls below nominal value.
- the performance of the engine exploited by a higher speed.
- the electric drive type point is advantageously exploited because the behavior on this point is almost linear, what represents an advantage of the asynchronous motor and includes a reproducible process.
- the speed control device during the Strokes continuously the deviation between speed and target frequency on the the limit value typical of the electric drive and the limit value exceeded if the limit value is exceeded Brake device activated as an emergency stop device. This creates additional security against retrospectively occurring loads of the hoist that have not yet been taken into account.
- Another embodiment of the invention provides that for a stepless control the frequency reference between the first contacts of the command transmitter and the Operating the follow-up contact outputs an additional control signal from the command generator becomes. It is advantageous here that the operator directly via this command transmitter Speed can affect.
- An additional control signal can be an analog signal, e.g. an electrical Voltage.
- Such an analog system can control technology be processed advantageously.
- An asynchronous motor 1 drives (or brakes) via a gear 2 a cable drum 3, on the cable 4 of which a load 5 is suspended.
- a tachometer 6a is connected to the asynchronous motor 1 in the form of a pulse generator 6, the pulses 7 thereof via a first control line 8 to a Speed control device 9 arrive.
- a brake 11 for the asynchronous motor 1 is connected to the speed control device 9 via a second control line 10.
- a frequency converter 13 is connected between the AC network 12 and the speed control device 9 and contains an AC voltage part 13a, a DC voltage part 13b and a frequency converter part 13c.
- a command transmitter 15 (manual control device) is connected to the speed control device 9 via a control cable 14. Switching devices 15a for “lifting the load” and 15b for “lowering the load” are located within the command transmitter 15.
- a circuit part 15c for changing the voltage is also installed.
- the brake device 11 has an electrically released brake.
- the electrical brake ventilation takes place when the Motor terminal voltage.
- the pulse generator 6 generates an electrical signal accordingly the engine speed "n".
- the command generator 15 for the direction and speed of the lifting movement is about that Control cable 14 and the speed control device 9 with the frequency converter 13 and with connected to the braking device 11.
- the speed control device 9 detects the actual speed and the direction of rotation of the asynchronous motor 1 and the control command of the command generator 15 for a desired stroke movement and forms the frequency setpoint for the Frequency converter 13 and a maximum allowable frequency setpoint.
- the method for monitoring and / or controlling the speed of an electric drive consisting of the asynchronous motor 1 with gear 2 and the cable drum 3, the Asynchronous motor 1 connected to three-phase network 12 via frequency converter 13 is characterized by the braking device 11 acting on the asynchronous motor 1.
- the maximum torque 16 of the linear actuator originating from the asynchronous motor 1, the Gear 2 and the cable drum 3, which the lifting drive generates for lifting the load 5, is set smaller than the holding torque 17 (Fig. 2).
- An asynchronous motor 1 is thus included Frequency converter 13 as a lifting drive for hoists with variable speed created that is controlled and monitored so that the maximum for different loads Speed is limited so that a dangerous load movement by exceeding the available braking torque 18 is prevented and lifted loads held securely can be. The load is therefore always held securely when the direction of rotation is reversed.
- the speed control device 9 determines the maximum permissible frequency for the attached load 5 by comparing the actual speed with the output Frequency setpoint at a time when a follow-up contact of the command transmitter 15 actuates becomes. This initiates the lifting movement with a first contact and releases it Follow up the comparison process.
- the braking device 11 is activated as an emergency stop device when the Speed control device 9 continuously the deviation during the lifting movements between speed and target frequency is monitored for the limit value typical for electric drives and detects a limit violation.
- an additional control signal are issued by the command generator 15.
- an analog Signal e.g. an electrical voltage.
- the size of the analog signal at the time a first contact is activated defines the minimum speed
- the size of the analog signal at the time of Actuation of the follow-up contact defines the maximum permissible speed or Frequency.
- the analog signal keeps all speed and frequency setpoints within of the permissible range.
Description
In Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung wird vorgeschlagen, das maximale Drehmoment, das der Hubantrieb für das Anheben einer Last erzeugt, kleiner als das Haltemoment der Bremsvorrichtung einzustellen.
Weiter wird vorgeschlagen, daß das verfügbare Bremsmoment um einen Zuschlag zu dem maximalen Motordrehmoment erhöht ist, der bei einer Senkbewegung der maximalen Last mit der Nenngeschwindigkeit notwendig ist, um die gehobene Last bis zum Stillstand in einer zulässigen Zeit zu verzögern. Dadurch wird noch mehr Sicherheit gegen ein unzulässiges Beschleunigen der Last im Senkbetrieb erzielt.
Praktische Ausführungsformen dieses Verfahrens bestehen z.B. darin, daß eine Drehzahlsteuerung die maximal zulässige Frequenz für die angehängte Last durch einen Vergleich der Ist-Drehzahl mit dem ausgegebenen Frequenz-Sollwert zu einem Zeitpunkt ermittelt, wenn ein Folgekontakt eines Befehlsgebers betätigt wird, der durch einen ersten Kontakt die Hubbewegung einleitet und durch dessen Folgekontakt den Vergleichsvorgang auslöst. Die Sicherheit wird also auch dadurch erhöht, daß zu Beginn des Hubvorganges zulässige Geschwindigkeitsgrenzwerte lastabhängig ermittelt werden können.
Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Blockschaltbild der für das Verfahren erforderlichen Einrichtung und
- Fig. 2
- ein Diagramm für die Drehzahl und das Drehmoment des Asynchronmotors.
An den Asynchronmotor 1 ist in Form eines Impulsgebers 6 ein Drehzahlmesser 6a angeschlossen, dessen Impulse 7 über eine erste Steuerleitung 8 an eine
Drehzahlsteuereinrichtung 9 gelangen. An die Drehzahlsteuereinrichtung 9 ist über eine zweite Steuerleitung 10 eine Bremse 11 für den Asynchronmotor 1 zugeschaltet. Zwischen dem Wechselstromnetz 12 und der Drehzahlsteuereinrichtung 9 ist ein Frequenzumrichter 13 geschaltet, der einen Wechselspannungsteil 13a, einen Gleichspannungsteil 13b und einen Frequenzwandlerteil 13c enthält. An die Drehzahlsteuereinrichtung 9 ist über ein Steuerkabel 14 ein Befehlsgeber 15 (Handsteuergerät) angeschlossen. Innerhalb des Befehlsgebers 15 befinden sich Schalteinrichtungen 15a für "Heben der Last" und 15b für "Senken der Last". Außerdem ist ein Schaltungsteil 15c für eine Veränderung der Spannung eingebaut.
- 1
- Asynchronmotor
- 2
- Getriebe
- 3
- Seiltrommel
- 4
- Seil
- 5
- Last
- 6
- Impulsgeber
- 6a
- Drehzahlmesser
- 7
- Impulse
- 8
- erste Steuerleitung
- 9
- Drehzahlsteuereinrichtung
- 10
- zweite Steuerleitung
- 11
- Bremsvorrichtung
- 12
- Wechselstromnetz/Drehstromnetz
- 13
- Frequenzumrichter
- 13a
- Wechselspannungsteil
- 13b
- Gleichspannungsteil
- 13c
- Frequenzwandlerteil
- 14
- Steuerkabel
- 15
- Befehlsgeber
- 15a
- Schalteinrichtung "Heben"
- 15b
- Schalteinrichtung "Senken"
- 15c
- Schaltungsteil Veränderung der Spannung
- 16
- maximales Drehmoment des Asynchronmotors unter Last
- 17
- Haltemoment der Bremsvorrichtung
- 18
- verfügbares Bremsmoment
- 19
- Zuschlag
- 20
- Elektroantriebs-Typenpunkt
Claims (10)
- Verfahren zum Überwachen und/oder Steuern der Drehzahl eines Hubantriebs mit einem über einen Frequenzumrichter (13) an ein Wechsel- oder Drehstromnetz angeschlossenen und mit einer Bremsvorrichtung (11) ausgerüsteten Asynchronmotor (1) und mit einem Befehlsgeber (15) mit mindestens einem Kontakt zur Vorgabe eines Frequenz-Sollwertes,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Frequenzumrichter (13) und die Bremsvorrichtung (11) steuernde, die Ist-Drehzahl und die Drehrichtung des Asynchronmotors (1) erfaßende Drehzahlsteuereinrichtung (9) bei betätigtem ersten Kontakt eines die Richtung und die Geschwindigkeit der Hubbewegung vorgebenden Befehlsgebers (15) den Asynchronmotor (1) über den Frequenzumrichter (13) mit einem Frequenz-Sollwert kleiner gleich der Nennfrequenz ansteuert, und daß die Drehzahlsteuereinrichtung (9) bei nachfolgend betätigtem Folgekontakt des Befehlsgebers (15) als Frequenz-Sollwert die Nennfrequenz vorgibt und aus der Ist-Drehzahl und der Nenndrehzahl die Differenz der Drehzahlen ermittelt, aus dieser Differenz eine maximal zulässige Drehzahl des Asynchronmotors bestimmt und den Asynchronmotor mit dieser maximal zulässigen Drehzahl ansteuert. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das maximale Drehmoment, das der Hubantrieb für das Anheben einer Last erzeugt, kleiner als das Haltemoment der Bremsvorrichtung eingestellt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das verfügbare Bremsmoment (18) um einen Zuschlag (19) zu dem maximalen Motordrehmoment (16) erhöht ist, der bei einer Senkbewegung der maximalen Last mit der Nenngeschwindigkeit notwendig ist, um die gehobene Last (5) bis zum Stillstand in einer zulässigen Zeit zu verzögern. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß für gehobene Lasten (5) eine maximal zulässige Frequenz für die Überschreitung der Nenngeschwindigkeit ermittelt wird, wenn die Maximallast nicht erreicht wird, - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Drehzahlsteuerung (9) die maximal zulässige Frequenz für die angehängte Last (5) durch einen Vergleich der Ist- Drehzahl mit dem ausgegebenen Frequenz- Sollwert zu einem Zeitpunkt ermittelt, wenn der Folgekontakt eines Befehlsgebers (15) betätigtwird, der durch einen ersten Kontakt die Hubbewegung einleitet und durch dessen Folgekontakt den Vergleichsvorgang auslöst. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Ermittlung der maximal zulässigen Frequenz zunächst der Frequenz-Sollwert für einen Elektroantriebs- Typenpunkt (20) vorgegeben und die Drehzahlabweichung gemessen und dann eine entsprechend größere maximale Frequenz an den Frequenzumrichter (13) ausgegeben wird, wenn die Drehzahlabweichung den Nennwert unterschreitet. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahlsteuereinrichtung (9) während der Hubbewegungen kontinuierlich die Abweichung zwischen Drehzahl und Sollfrequenz auf den elektroantriebstypischen Grenzwert überwacht und die Grenzwertüberschreitung die Bremsvorricht (11) als Nothalte-Einrichtung aktiviert. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß für eine stufenlose Steuerung des Frequenz-Sollwertes zwischen den ersten Kontakten des Befehlsgebers (15) und dem Betätigen des Folgekontaktes ein zusätzliches Steuersignal vom Befehlsgeber (15) ausgegeben wird. - Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß als zusätzliches Steuersignal ein analoges Signal, wie z.B. eine elektrische Spannung, eingesetzt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe des Analogsignals zum Zeitpunkt der Kontaktbetätigung eines ersten Kontaktes die Minimaldrehzahl und die Größe des Analogsignals zum Zeitpunkt der Betätigung des Folgekontaktes die jeweils maximal zulässige Drehzahl bzw. Frequenz definiert, so daß durch das Analogsignal alle Drehzahl-bzw. Frequenz-Sollwerte innerhalb des zulässigen Bereiches vorgegeben werden.
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