HU177529B - Method for preventing over load of lifting machines and arrangement for implementing this - Google Patents

Description

Eljárás emelőgépeknél a túlterhelés megakadályozására és kapcsolási elrendezés az eljárás foganatosítására

A találmány tárgya eljárás emelőgépeknél a túlterhelés megakadályozására és kapcsolási elrendezés az eljárás foganatosítására.

Emelőgépeknél, különösen daruknál szabványelőírások ma már kötelezővé teszik túlterhelésvédelem alkalmazását. amellyel a gépek túlterhelését, illetve a balesetek keletkezését kívánják megelőzni.

A túlterhelésvédeiemre többféle megoldás ismert, amelyek legtöbbje az emelőkötélben ébredő erő mérésén alapul. Ismert módon a teher emelésekor a kötélerő fokozatosan, közel lineárisan növekszik, és a földről való elszakadást követően a kötél és az emelőrendszer rugalmassági viszonyai és a teher tömege által meghatározott időállandóval a .kötélerő csillapodó rezgéseket végez, ahol a lengések a teher súlya és a gyorsítás ereje összegére szuperponálódnak. Túiterhelésvédelemnél problémát okoz a védelmi határok pontos kijelölése. Elképzelhető ugyanis, hogy megengedett teher emelésekor a lengési erőcsúcsok értéke a 100%-os terhelés fölé emelkedik. Olyan esetekben, amikor a túlterheiésvédelmet nem akarják nagyon korán működésbe hozni és ezzel az emelőgép tényleges teljesítőképességét a méretezett teljesítményhez képest észrevehetően lecsökkenteni, a túlterheiésvédelmet nem a megengedett maximáliserőnél, hanem például 110—120%-os terhelésnél aktiválják. Ez a megoldás azonban a megengedettnél nagyobb terhek emelését nem akadályozza meg, vagy csak akkor, amikor már fokozott balesetveszély, illetve a szerkezet túlzott igénybevétele fennáll.

A korszerű túlterhelésvédő berendezéseknél a kötélerő ingadozásából származó nehézségeket úgy igyekeznek ki küszöbölni. hogy a névleges terhelés elcrcsc után a védelmet csak adott késleltetési idő elteltével kapcsolják be. ha a túlterhelés még akkor is fennáll. Problémái okoz itt a késleltetési idő helyes megválasztása. A késleltetési időt 5 célszerű egyrészt olyan hosszúra választani, hogy időtartama alatt a lengések már lecsillapodjanak, másrészt azonban a késleltetési időnek lehetőleg rövidnek is kell lennie, hogy túlsúly emelésekor a késleltetési idő elteltével még ne alakulhasson ki az emelőgépre veszélyes túlterhelés. A kilo fejezett balesetveszély elkerülése céljából az ilyen megoldásoknál mintegy I40„-os terhelés elérésekor második riasztó áramkört kapcsolnak be. amely az előzőektől függetlenül a védelmet bekapcsolja. Ilyen megoldást ismertet például a 170.267 számú magyar szabadalom A késleltetési 15 időre vonatkozó két egymással ellentcto követelmény kielégítése csak kompromisszummal lehetséges, amelynek eredményeként a 100 és 140,, terhelések közé eső emelés nincs hatásosan megakadályozva. A védelem ezenkívül túlságosan későn jelez, ami a szerkezet túlzott igénybeve20 telét és fokozott balesetveszélyt vonhat maga után.

A találmány feladata olyan eljárás létrehozása emelőgépek túlterhelésének megakadályozására, amely képes a túlterhelés jellegének (túlsúly vagy normál lengés) érzékelésére és megkülönböztetésére, és a 100%-os terhelést már 25 kismértékben meghaladó túlterheléseknél is képes védelmet nyújtani.

A találmány feladata ezenkívül kapcsolási elrendezés létrehozása az eljárás foganatosítására, amely erőmérő egység (erőmérő cella) felhasználása révén egyszerű áram30 köri ráfordítás mellett könnyen megvalósítható.

.4

A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy az erő mérése mellett folyamatosan meg kell határozni az erő időbeli változását kifejező differenciálhányados értékét, és az adott névleges terhelés elérése után a védelmet attól függően 'kell működésbe hozni, hogy adott túlterhelés (pl. 5„-os) elérésekor a differenciálhányados értéke hogy viszonyul a névleges érték mellett mérhető differenciálhányadoshoz képest. Amennyiben az adott túlterhelésnél a differenciálhányados a névleges terheléshez tartozó differenciálhányados érték adott, például 95%-os értékénél kisebb, akkor ez azt jelenti, hogy a terhelés még a megengedett határon belül van, ezért védelmet nem kell indítani. Amennyiben a túlterhelés elérésekor a differenciálhányados az említett küszöbérték fölött van. akkor ez túlterhelést jelent és a védelmet működtetni kell.

A találmánnyal eljárást hoztunk léire emelőgépeknél a túlterhelés megakadályozására, amelynek során a kötélerővel arányos villamos jelet hozunk létre, és ezt egy 100%-os terheléshez tartozó első küszöbértékkel és egy adott túlterheléshez tartozó második küszöbértékkel hasonlítjuk össze, és a találmány szerint képezzük a kötélerő villamos jelének időbeli differenciálhányadosát, ezt a differenciálhányadost az első küszöbérték elérésekor tároljuk, és amikor a kötélerő villamos jele a második küszöbértékét eléri, a kötélerő ebben a pillanatban felvett differenciálhányadosát a tárolt differenciálhányadossal összehasonlítjuk, és akkor létesítünk védelmi jelzést, ha a második küszöbérték elérésekor a differenciálhányados jel a tárolt differenciálhányados jel adott, például 95%-os értékénél nagyobb.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál a védelmi jelzés elérése után az első és második küszöbértéket adott, például 60%-os mértékben lecsökkentjük. Ezzel az intézkedéssel elérhető, hogy a megengedettnél súlyosabb terhet a gépkezelő emelni már nem tud, és újabb emeléshez a terhet először le kell raknia.

Az eljárás foganatosítására alkalmas találmány szerinti kapcsolási elrendezés erőmérő egységet, ennek kimenetéhez kapcsolt erősítőt, az erősítő kimenetéhez csatlakozó első és második komparálort tartalmaz, ahol a komparátorok referencia bemenetel küszöbérték beállító egységhez vannak kapcsolva, és a találmány szerint az erősítő kimenete differenciáló egység bemenetéhez csatlakozik, és ennek kimenete egyrészt harmadik komparátor bemenetével, másrészt vezérelt tárolón, például térvezérlésű tranzisztoros kapcsolón keresztül a harmadik komparátor másik bemenetével van összekapcsolva, és a vezérelt tároló vezérlő bemenete az első komparátor kimenetéhez csatlakozik, a harmadik komparátor a védelmet működtető kapcsoló egység bemenetéhez csatlakozik, és a második komparátor kimenete a védelem működésének a második küszöbérték eléréséig történő letiltására a harmadik kompaktorral, illetve a kapcsoló egységgel van összekötve, és a vezérelt tároló bemenete feszültségosztón keresztül van a differenciáló egység kimenetével összekötve.

A találmány szerinti megoldás alkalmazása a túlterhelést az üzemszerűen megengedhető lengéscsúcsokban keletkező virtuális túlterheléstől határozottan megkülönbözteti, és az ismert megoldásokhoz képest lényegesen érzékenyebb túlterhelésvédelmet biztosít, amely az eddigi mintegy 140%-os terheléstől kezdve hatásos túlterhelésvédelem helyett már mintegy 105%-os terhelés fölött hatásos, ugyanakkora névleges terhelés emelését nem akadályozza.

A találmányt a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés általános tömbvázlata, a

2. ábra az 1. ábrán vázolt kapcsolás első kiviteli alakjának kapcsolási rajza, a

3. ábra a 2. ábrához hasonló kapcsolási rajz, amely egy másik kiviteli alakra vonatkozik, és a

4. ábra a— d. diagramjai a kapcsolás legfontosabb pontjain mérhető jelek időbeli lefutását szemléltetik három jellegzetes esetben.

Az 1. ábrán a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas kapcsolási elrendezés tömbvázlatát tüntettük fel. Az emelőgépre ható erővel 1 erőmérő egység arányos villamos feszültséget hoz létre. Az 1 erőmérő egység előnyösen hídba kapcsolt négy erőmérő cellából áll, és kimenete 2 erősítő bemenetéhez csatlakozik. A 2 erősítő nagy stabilitású integrált egyenáramú erősítő, amely 21 kimenetén a kötélerővel arányos villamos jelet szolgáltai. Az 1 erőmérő egység és a 2 erősítő megtalálható a hivatkozott 170.267 lajstromszámú szabadalmi leírásban is. A 2 erősítő 21 kimenete háromfelé ágazik. Egyrészt 4 differenciáló egység bemenetéhez, másrészt 5 első komparátor és 6 második komparátor 51 illetve 61 jelbemenetével van összekötve. Az 5 első komparátor 52 referencia bemenete és a 6 második komparátor 62 referencia bemenete 7 küszöbértékbeállító egység egy-egy kimenetével van összekötve. A 7 küszöbértékbeállító egység az 5 első komparátor részére a megengedett teljes terhelésnek megfelelő referencia feszültséget, a 6 második komparátor részére pedig ennél mintegy 5%-kal magasabb referencia feszültséget biztosít.

A 4 differenciáló egység a kötélerő differenciálhányadosával arányos jelet állít elő, és kimenete 11 harmadik komparátor 111 jelbemenetéhez, valamint 9 feszültségosztó bemenetéhez kapcsolódik. A 9 feszültségosztó például 0,95-ös osztást biztosít és kimenete 8 vezérelt tároló 81 analóg bemenetével van összekötve. A 8 vezérelt tároló analóg felépítésű, és előnyösen térvezérelt tranzisztoron keresztül táplált tároló kondenzátort tartalmaz. A 8 vezérelt tároló 82 vezérlő bemenete az 5 első komparátor kimenetével van összekötve, és ennek állapotától függően a tároló kondenzátor a 81 analóg bemenetre vezetett feszültséget követi, illetve a vezérléskor fennálló értéket tárolja. A 8 vezérelt tároló kimenete közvetlenül vagy 10 feszültséglépcső áramkörön keresztül a 11 harmadik komparátor 112 referencia bemenetéhez csatlakozik. A 11 harmadik komparátor kimenete 12 kapcsoló egységgel van összekötve, amely célszerűen erősítőből és ehhez kapcsolt jelfogóból áll. A 6 második komparátor feladata a 11 harmadik komparátor és a 12 kapcsoló egység kimenete közötti út kapuzása. Az 1. ábrán ezt a kimenetet a 12 kapcsoló egység 121 érvényesítő bemenetére kapcsoltuk, de éppúgy kapcsolhattuk volna a 11 harmadik komparátor érvényesítő bemenetére vagy bármely kapuáramkörre, amely a 12 kapcsoló egység működését képes letiltani.

A 11 harmadik komparátor kimenete a 7 küszöbértékbeállító egység 71 beállító bemenetéhez csatlakozik, és feladata a 11 harmadik komparátor átbillenésekor a 7 küszöbértékbeállítóegység referencia feszültségeinek megváltoztatása. Tekintettel arra, hogy a 11 harmadik komparátor kimeneti állapotváltozását a 12 kapcsoló egység állapota is követi, a 71 beállító bemenetel a 12 kapcsoló egység egy erre alkalmas kimenetével is összeköthetjük.

A 2. és 3. ábrán az 1. ábrán vázolt kapcsolási elrendezésre adtunk egy-egy konkrét megvalósítási példát, ahol az önmagában ismert 1 erőmérő egységet és a 2 erősítőt nem vázoltuk, ezért a kapcsolások bemenetét a 2 erősítő 21 ki2 menete képezi. A 2. ábrán vázolt megoldásnál az 5 első, a 6 második és a 11 harmadik komparátort és a 4 differenciáló egységműveleti erősítőjét ugyanolyan típusú integrált áramkörös differenciálerősítő képezi, amely például a Texas Instruments vállalat SN 72741 típusú integrált áram- 5 körös erősítője lehet. A 2. ábra kapcsolását tekintve jól megfigyelhetjük az 1. ábrán általánosan vázolt egységek felépítését. A 4 differenciáló egységet a 41 differenciáló kondenzátor és a visszacsatolt 42 műveleti erősítő, a 9 feszúltségosztót a 91 és 92 ellenállások, és a 7 küszöbérték- 10 beállító egységet a 72, 73 és 74 ellenállásokból felépített feszültségosztó lánc képezi, mely utóbbi a test és negatív — U_T tápfeszültség közé van kapcsolva.

Az 5 és 6 első és második komparátorok bemenetel egyegy csatoló ellenálláson keresztül csatlakoznak a 2 erősítő 15 21 kimenetéhez, illetve a 7 küszöbértékbeállító egységhez. A 8 vezérelt tároló 83 térvezérlésű tranzisztor (például BF 246 típusú), amelynek 82 vezérlőbemenete 84 diódán keresztül van az 5 első komparátor kimenetével összekötve.

A 85 tároló kondenzátor a 83 térvezérlésű tranzisztoron 20 keresztül kapja meg a 9 feszültségosztó kimeneti jelét, és azt csatoló ellenálláson át a 11 harmadik komparátor 112 referencia bemenetéhez továbbítja. A nagyértékű 86 potenciométer a 85 tároló kondenzátor kisülési időállandóját szabályozza. 25

A 12 kapcsoló egységet a 11 harmadik komparátor kimenetéről vezérelt 122 erősítő tranzisztor és 124 jelfogó képezi. A 123 dióda a 122 erősítő tranzisztort védi.

A 2. ábrán vázolt kapcsolás érdekessége egyrészt az, hogy a 6 második komparátor kimenete 63 diódán és 64 30 ellenálláson át a 11 harmadik komparátor 111 jelbemenetéhez csatlakozik. Lényegében ez a tag felel meg az 1. ábrán a 12 kapcsoló egység 121 érvényesítő bemenetére kapcsolt áramkörnek. Alapállapotban ugyanis (ameddig a 6 második komparátor 61 jelbemenete a 62 referencia beme- 35 netnél pozitívabb) a 6 második komparátor nagy negatív feszültséget kapcsol a 11 harmadik komparátor 111 jelbemenetére, és annak kimenetén mindentől függetlenül pozitív feszültség mérhető. Ez a feltétel a 6 második komparátor átbillenésekor megszűnik, és ettől kezdve a 11 harma- 40 dik komparátor állapotát a két bemenetére vezetett differenciált jelek nagysága határozza meg.

A kapcsolás érdekessége másrészt a 114 offset potenciométer alkalmazása, amelynek révén a 11 harmadik komparátor úgy állítható be, hogy biztonsággal átbillenjen, ha 45 két bemenetén egyforma feszültség van, illetve, ha a 111 jelbemeneten legfeljebb a beállított offset feszültségnek megfelelően kisebb a feszültség, mint a 112 referencia bemenetén. Az offset feszültség 100 mV nagyságrendű. Hatását tekintve a 114 offset potenciométer az 1. ábrán vázolt 50 10 feszültséglépcső áramkörnek felel meg.

A 11 harmadik komparátor kimenete 75 diódán és 76 tranzisztoron át a 7 küszöbértékbeállító egység 74 ellenállásának (beállító potenciotnéterének) leágazásával van összekötve, ennek hatására all harmadik komparátor át- 55 billenésekor a 7 küszöbértékbeállító egység kimeneti küszöbfeszültségei lecsökkennek.

A 3. ábrán vázolt kapcsolás lényegében ekvivalens a 2. ábrán vázolttal, de itt a 7 küszöbértékbeállító egységhez a visszacsatolás a 125 potenciométeren át a 124 jelfogóról 60 indul és a 12 kapcsoló egység átbillenésekor (a 124 jelfogó elengedésekor) +U_T pozitív tápfeszültségből leosztott feszültségét kapcsol a 7 küszöbértékbeállító egység felső végére, ami wmtóű a. beállított küszöbfeszültségek lecsökkenését eredményezi. 65

Ennél a kapcsolásnál a 114 offset potenciométer helyett a 10 feszültséglépcső áramkört 101 diódából és nagyértékű

102 ellenállásból képzett soros tag képezi, amely a 6 második komparátor kimenete és a 11 harmadik komparátor

111 jelbemenete közé kapcsolódik. Ha a differenciált jel nagysága kis értékű, akkor a 6 második komparátor átbillenését követően kis pozitív feszültség jut a 11 harmadik komparátor 111 jelbemenetéhez, amely elegendő ennek átbillentésével a riasztásra.

A találmány szerinti eljárást a foganatosítására alkalmas kapcsolási elrendezések működésével együtt a 4. ábra idődiagramjai alapján ismertetjük.

A 4. ábra a. diagramján a 2 erősítő 21 kimenetén megjelenő villamos jelet tüntettük fel három különböző esetben, amelyeket I, II és III eseteknek nevezünk. A villamos jel hűen követi az emelőkötélben ébredő F húzóerőt, ezért a diagram függőleges tengelye erőléptékben kalibrálható. A diagramon bejelöltük a teljes terheléshez tartozó értéket, amely az 5 első komparátor 52 referencia bemenetére kapcsolt U52 feszültségnek felel meg. Bejelöltük a mintegy 105%-os terhelésnek megfelelő U₆2 feszültséget is, amely a 6 második komparátor 62 referencia bemenetén mérhető. Megjegyezzük, hogy a 4a. diagram és 2. és 3. ábrák tényleges kapcsolásánál éppen ellentétes erőjelű, de az előjelváltásnak a viszonyok megértése szempontjából nincs jelentősége.

A 4. ábra b. diagramján a 4 differenciáló egység kimenetén mérhető differenciált jelet tüntettük fel mindhárom esetben, és a diagram dF/dt léptékben kalibrálható.

A 4. ábra c. diagramján a 11 harmadik komparátor működésének szemléltetése céljából annak 111 jelbemenetére vezetett feszültséget szaggatott vonallal, és 112 referencia bemenetére vezetett jelet teljes vonallal adtuk meg. Alii jelbemenet Um feszültsége megegyezik a dF/dt jellel, a

112 jelbemenet Umfeszültsége pedig a későbbiekben leírt módon szintén a dF/dt jelből származik.

A 4. ábra d. diagramja mindhárom esetben a 11 harmadik kompar^lpr Un kimeneti feszültségét szemlélteti.

Az I. esetben olyan terhelés erődiagramját tüntettük fel, amelynél a teher éppen a maximális megengedett értéknek felel meg. A 4a. ábrán láthatjuk, hogy az F erő a to időpontban eléri a beállított maximális értéket, tovább növekszik, és a ti időpontban meghaladja a második küszöbszintet is, amely a 105%-os terhelésnek felel meg. Az erő ezt követően periodikusan ingadozik a maximális megengedett terhelés körül, és az emelőgép tartós túlterhelésnek nincs kitéve. Megjegyezzük, hogy a periodikus lengések okozta rövid idejű túlterhelés minden emelőgépnél fellép, és a gépek úgy vannak méretezve, hogy a névleges teher emelésekor fellépő, mintegy például 15%-os terhelési csúcsot kibírják. A túlterhelésvédelemnek akkor kell közbeavatkozni, ha a túlterhelés nem pillanatszerű, illetve ha a pillanatszerű csúcs a megengedett, például 15%-os túlterhelési csúcso^meghaladja. A 4a. ábrán ezt az F_dlnmaJ szintet szaggatott vonallal jelöltük.

A 4b. ábrán a dF/dt jel alakulását figyelhetjük meg. Láthatjuk, hogy a differenciált jel a t₀ és t| időpontok között gyorsan csökken.

Most az 1. ábrára hivatkozunk, és azt a 4. ábra diagramjaival összevetve láthatjuk, hogy a to időpont előtt a 4 differenciáló egység kimeneti dF/dt jele eljut a 11 komparátor 111 jel bemenetére, és a k osztási arányú (például k = 0,95) 9 feszültségosztón áthaladva a 8 vezérelt tároló kimenetén a k. dF/dt jel mérhető, és ez kerül a 11 harmadik komparátor 112 referencia bemenetére. A 10 feszült177529 séglépcsö áramkör jelenlététől most eltekinthetünk, mert ez a k.dF/dt jelet egy viszonylag kicsi AU értékkel csökkenti. A tárgyalt I. esetben a k.dF/dt tárolt jel például 5 volt nagyságrendű, amihez képest a AU = lOOmV elhanyagolható. A t = t₀ időpontban az 5 első komparátor átbillen, és kimenete vezérli a 8 vezérelt tároló 82 vezérlő bemenetét. Ebben a pillanatban a 85 tároló kondenzátor töltése megszakad, és a 8 vezérelt tároló kimenetén az 5 első komparátor visszabillenéséig az dF(t = t₀) U;₁₂ = k---— -AU dt állandósult feszültség mérhető, amely a 4c. ábra teljes vonallal kihúzott Un2 diagramján megfigyelhető.

A t = ti időpontban a 6 második komparátor is átbillen, mert az erőérték átlépte a második küszöbszintet. Ebben a pillanatban a 11 harmadik komparátor (vagy a 12 kapcsolóegység) működésképessé válik. A 4c. ábrán megfigyelhetjük, hogy a t| időpontban az Um jelfeszültség, azaz a differenciált dF/dt jel kisebb, mint azUm feszültség, ezért a 11 harmadik komparátor alapállapotban (kimenete pozitív) marad.

Fizikailag ez azt jelenti, hogy az erő a maximális megengedett érték elérése után egyre kisebb ütemben növekszik, és még az Fdinmax szint elérése előtt eléri maximumát. Matematikailag bebizonyítható, hogy a k és AU állandók megfelelő megválasztásával bármely lehetséges erődiagram mellett az F kötélerő mindig kisebb lesz az F_dinmax szintnél, ha U1> U111 a 6 második komparátor átbillenési időpontjában.

A 2. és 3. ábra szerinti áramköri megvalósításnál alapállapotban a 6 második komparátor kimenetén negatív tápfeszültség mérhető, amely a 63 diódán és a 64 ellenálláson keresztül a 11 harmadik komparátor 111 jelbemenetének feszültségét negatív irányban eltolja, és ekkor a 11 harmadik komparátor nem billenhet át.· A j időpontban a 6 második komparátor kimenete pozitívvá válik, és ezt a jelet a 63 dióda nem engedi át, ezért a 111 jelbemenet feszültségét a 4 differenciáló egység kimeneti feszültsége határozza meg.

A 2. és 3. ábrákon láthatjuk, hogy az 5 első komparátor alapállapotban nyitja a 83 térvezérlésű tranzisztort, a t_f) időpontban átbillen és a 83 térvezérlésű tranzisztor k’/.'tr;'isával a 85 tároló kondenzátor feszültségét a t₀ időpontban felvett értéken tartja.

A fentiek alapján láthatjuk, hogy az 1. esetben a 11 harmadik komparátor nem billent át, kimenetén pozitív feszültség volt mérhető, amely a 2. és 3. ábrán vázolt polaritások mellett a 122 erősítő tranzisztort vezető állapotban, a 124 jelfogót pedig meghúzva tartja.

Az I. esetet a t| időpont után vizsgálva láthatjuk, hogy a t₂ időpontban az 5 első komparátor, a t₃ időpontban pedig a 6 második komparátor ismét átbillen. Nyilvánvaló, hogy a védelem most sem szólal meg, mert a csillapított jellegű rezgésnél a második periódus differenciálhányadosa a t₃ időpontban a t₂ időponthoz viszonyítva az első periódushoz képest jobban csökken (a görbe laposabb). Az ekvivalencia a B, pontban következik be, amely a t₃ időpontot megelőzi, ezért a 11 harmadik komparátor állapota nem változik.

A II. esetben a megengedett maximális terhelésnél nagyobb terhelés emeléséhez tartozó erődiagramot tüntettük fel. A t₄ időpontban az F erő túllépi az első küszöbszintet, az 5 első komparátor átbillen. A görbe növekedése a második küszöbszint átlépésekor a t_s időpontban még nem csökken megfelelő mértékben (a dF/dt csak később csökken), ezért a második komparálás t_s időpontjában a 4c. ábrán vázolt szaggatott vonal a teljes vonallal kihúzott érték fölött van, azaz a 11 harmadik komparátor 111 jelbemenetén a komparálási t₅ időpontban pozitívabb a feszültség a 112 referencia bemeneténél, ezért a 11 harmadik komparátor a t₅ időpontban átbillen, és a túlterhelésvédelem aktivizálódik. A túlterhelésvédelem hatása miatt a valóságban az erő növekedése már a t₅ időpont után megszűnik (az emelés azonnal leáll), tehát a 4a. diagramon vázolt viszonyok már nem tudnak kialakulni. A II. esetben a 4a. és 4b. diagramon a t₅ időpont után szaggatott vonallal azt az erőalakulást tüntettük fel, ami a védelem működése nélkül előállott volna. A védelem még jóval az előtt működésbe lépett, mielőtt az erőcsúcs az F_dinmax szintet elérte volna. A találmány egyik további jellegzetességét az képezi, hogy a túlterhelésvédelem aktivizálódása után (a t₅ időpont után) a 7 küszöbértékbeállító egység révén az 5 és 6 első és második komparátorok referencia feszültségeit lényegesen (például felére) lecsökkenjük. Ezzel a túlterhelésvédelem kioldását egészen addig késleltetjük, ameddig az erő csökkenésekor az új második referencia szintet el nem éri. Ennek eléréséhez a terhet le kell tenni. A 2. ábrán vázolt kiviteli alaknál a 11 harmadik komparátor kimeneti feszültsége amikor negatívvá válik, a 75 diódán keresztül a 76 tranzisztor kinyit, és a 74 ellenállásra kapcsolt negatív feszültség lesöntölésével a referencia szinteket lecsökkenti.

A 3. ábrán vázolt kapcsolásnál ugyanezt a hatást a 125 potenciométeren keresztül biztosítjuk. A túlterhelésvédelem megszólalásakor ugyanis a 125 potenciométernek a 124 jelfogóval összekötött vége a +Ut pozitív tápfeszültségre kerül, és a pozitív feszültség a 7 küszöbérték beállító egység ellenállásláncának a felső végét pozitívabbá teszi, és ezzel a küszöbfeszültségek pozitívabbá válnak.

A 4. ábrán a III esetben azt a gyakorlatban ritkán előforduló erőnövekedést tüntettük fel, amelynél az F erő a megengedett szintet kis meredekséggel növekedve metszi. Az ilyen erőnövekedéshez a dF/dt jel nagyon alacsony értéke tartozik, és a dF/dt jel az első komparálás t₆ időpontjában azonos a második komparálás t₇ időpontjában felvett értékkel. Ilyen esetben a védelmet feltétlenül biztosítani kell.

Tekintettel arra, hogy mindig a dF/dt jel értéket hasonlítjuk össze a k · dF/dt jel értékkel, ahol k < 1, elvileg biztosított, hogy ha a két komparálás időpontjában a dF/dt jel értékek egymással azonosak, akkor all harmadik komparátor megszólal. Az 5 első, a 6 második és a 11 harmadik komparátoroknak azonban a nullkomparálás tartományában meghatározott bizonytalansága van. Ha dF/dt jel értéke nagyon alacsony, akkor a dF/dt—k-dF/dt különbség nullához nagyon közel esik, mert például k = 0,95 esetén a különbség 0,05 dF/dt-re adódik. Az ebből származó bizonytalanság elkerülése végett mintegy 100 mV nagyságú offset feszültséget levonunk a 11 harmadik komparátor 112 referencia bemenetének feszültségéből, illetve a 111 jelbemenet feszültségéhez ezt hozzáadjuk, és ezzel a kis különbségből származó bizonytalanságot elkerüljük. A 4c. ábrán láthatjuk, hogy a t₇ időpontban az Um jelfeszültség pozitívabb az Un₂ referencia feszültségnél, ezért a 11 harmadik komparátor átbillen és a védelmet megszólaltatja.

A korábbiakban már említettük, hogy a 2. ábra szerinti kapcsolásnál a AU offset feszültséget a 114 offset potencio4 méterre állítottuk be, a 3. ábra kapcsolásánál pedig a 6 második komparátor átbillenésekor adódó pozitív feszültségből a 101 diódán és a nagyértékű 102 ellenálláson keresztül a 111 jelbemenetet kissé pozitívabbá téiiteük. Ez természetesen ekvivalens azzal, mintha a 112 referencia bemenet feszültségét negatív irányban toltuk volna el.

A találmány szerinti megoldás az erőgörbe differenciálhányadosának figyelése révén a korábbi ismert túlterhelésvédelmeknél sokkal hatásosabb és pontosabb védelmet tud biztosítani. Jól megkülönbözteti a még megengedett tartományban változó dinamikus erőhatásokat a statikus erőhatásoktól (I és III eset), és korai védelmet nyújt abban az esetben is, ha a dinamikus terhelésmaximum a megengedett határszint fölé emelkedne (II eset). A 4. ábrán megfigyelhetjük, hogy a védelem már a 105%-os terhelésnél megszólal, és a terhelést — ha nem megengedett — erre a szintre korlátozza. A korábbi megoldásoknál velejáró bizonytalanság, amely a teljes terheléshez képest 30—40%-ot is kitett, mintegy hatodára csökkenthető.

A pontosság növelésén kívül a találmány szerinti túlterhelésvédelemnek nagy jelentősége van az emelőgépek méretezésénél. Ilyen túlterhelésvédelem mellett az emelőgép kisebb túlméretezéssel is kialakítható, ugyanakkor a dinamikus terheléscsúcsok megszüntetésével a kifáradás veszélye lecsökken. Emellett a névleges terhelés eléréséig az emelőgép normál működését semmi sem akadályozza.

A találmány szerinti megoldás ezenkívül korán megakadályozza a laza kötéllel való indítást, ami a dinamikus igénybevételek közül a legveszélyesebb és a legkedvezőtlenebb is. Az eddigi védelmek laza indításnál csak akkor léptek működésbe, amikor az erő a 140%-os küszöböt átlépte. A találmány szerint a védelem már a 105%-os szint elérésekor hatásossá válik. Laza kötéllel való indításnál ugyanis a differenciálhányados állandó vagy növekedő, de semmi esetre sem gyorsán csökkenő értékű.

A fentiek alapján szakember beláthatja, hogy a vázolt működési mód nem korlátozható a példaként bemutatott határértékekre (105%, k = 0,95), hanem a konkrét igényektől és viszonyoktól függően ezek szabadon megválaszthatok, A határok közötti összefüggés a leírtak alapján tetszőleges feltételrendszerre felállítható.

Claims (5)

1. Eljárás emelőgépeknél a túlterhelés megakadályozására, amelynek során a terheléssel arányos villamos jelet hozunk létre, és azt egy teljes terheléshez tartozó első kü szöbértékkel és egy adott mértékű túlterheléshez tartozó második küszöbértékkel hasonlítjuk össze, azzal jellemezve, hogy képezzük a terheléssel arányos villamos jel időbeli differenciálhányadosát, ennek az első küszöbérték terhe5 lés által való elérésekor felvett értéket tároljuk, és amikor a terhelés eléri a második küszöbértéket, akkor a differenciálhányados jel pillanatértékét összehasonlítjuk a tárolt differenciálhányadossal, és túlterhelésre utaló védelmi jelzést adunk, ha az összehasonlításkor a pillanatérték a tá10 rolt érték adott tört részénél nagyobb.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első küszöbérték elérésekor a differenciálhányadosjelnek az adott tört résznek megfelelően csökkentett, például 0,95-szörös értéket tároljuk.

15

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási iródja, azzal jellemezve, hogy a védelmi jelzés létesítése után az első és a második küszöbértéket Iecsökkentjük.

4. Kapcsolási elrendezés az I—3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, amelynek erőmérő

20 egysége (1), ennek kimenetéhez kapcsolt erősítője (2), az erősítő kimenetéhez (21) csatlakozó jelbemenetű (51, 61) első és második komparátora (5 és 6) van. és az első és a második komparátor (5 és 6) referencia bemeneteí (52, 62) küszöbértékbeállító egység (7) egy-egy kimenetéhez van25 nak kapcsolva, azzal jellemezve, hogy az erősítő (2) kimenete (21) differenciáló egység (4) bemenetéhez csatlakozik, és ennek kimenete egyrészt harmadik komparátor (11) jelbemenetével (111), másrészt feszültségosztón (9) keresztül vezérelt tároló (8) analóg bemenetével (81) van összekap30 csolva, és a vezérelt tároló (8) kimenete a harmadik komparátor (11) referencia bemenetéhez (112) csatlakozik, az első komparátor (5) kimenete a vezérelt tároló (8) vezérlő bemenetével (82) van Összekötve, a harmadik komparátor (11) kimenete kapcsoló egység (12) bemenetéhez van kap35 csolva, és a második komparátor (6) kimenete a differenciáló egység (4) kimenete és a kapcsoló egység (12) közötti útvonalat kapuzó érvényesítő bemenethez (121) csatlakozik.

5. A 4. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli 40 alakja, azzal jellemezve, hogy a harmadik komparátor (11) kimenete vagy a kapcsoló egység (12) kimenete az első és második komparátor (5 és 6) küszöbértékeinek megváltoztatására a küszöbérték beállító egység (7) beállító bemenetéhez (71) csatlakozik.

45 6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a harmadik komparátor (11) billen tési szintjét eltoló feszültséglépcső áramköre (10) van.