Überwachungsgerät für Förderantriebe. Die Erfindung bezieht sich auf Über wachungsgeräte für Förderantriebe aller Art, bei denen eine sich mit der Is.tgeschwindig- keit ändernde elektrische Grösse, z. B. die Spannung eines vom Fördermotor angetrie benen Stromerzeugers, und eine sich mit der Sollgeschwindigkeit ändernde elektrische Grösse, z. B. ein vom Teufenzeiger verstellter Widerstand, ein elektrisches Steuersystem, z.
B. den .Steuerstromkreis einer Regel-, An zeige- oder Sicherheitseinrichtung, beeinflus sen. Bei solchen Geräten kann der Nachteil auftreten, dass bei kleinen Spannungen oder Stromstärken im Steuerstromkreis die von diesem zu beeinflussende Regel-, Anzeige oder Sicherheitseinrichtung nicht oder nur un genau anspricht oder dass einer bereits unzu lässigen Änderung der zu überwachenden Ist geschwindigkeit ungenügende Änderungen .des Steuerstromes entsprechen,
die gleichfalls ungenaues Arbeiten oder Nichtansprechen der zu beeinflussenden Einrichtung zur Folge haben. Die Erfindung beseitigt ,diesen. Nach teil, und zwar dadurch,
dass auf das Steuer system eine die Empfindlichkeit der Steue- rung erhöhende weitere elektrische Grösse einwirkt. Diese Grösse kann. zum Beispiel eine aus dem Netz oder aus einem Hilf sstrom- erzeugergewonnene Hilfsspannung sein.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbei- spiele der Erfindung in vereinfachter Dar- stellung. In Fig. 1 bedeutet 1 die Welle einer Fördermaschine oder eine mit ihr durch un veränderliche mechanische oder elektrische Übersetzung verbundene Hilfswelle,
2 einen von der W olle 1 angetriebenen gleichbleibend erregten Hilfsgleichstromerzeuger, der die zu überwachende Istgeschwindigkeit wiedergibt, 3 den Steuerstromkreis, 4 die Steuerspule eines die Geschwindigkeit,derFördermaschine beeinflussenden, z.
B. hydraulischen Hilfs- matars 5 mit elektrischer Steuerung und 6 einen entsprechend der Sollgeschwindigkeit verstellten Widerstand im Steuerstromkreis. Der Widerstand 6 wird zum Beispiel von einer Wandermutter 7 des Teufenzeigers oder von einer Teufenzeigerkurve jeweils so ein gestellt, da,ss bei ordnungsmässigem Betrieb -der Steuerstrom unterhalb :
der Ansprecli- b enze des Hilfsmotors 5 bleibt. Übersteigt die Gesch-,vindigkeit -der Welle 1 .den zulässi gen Wert, so wird die Spannung des Strom erzeugers 2 so gross"dass der Strom im Steuer stromkreis trotz des Widerstandes 6 die An- sprechg-renze überschreitet. Der Hilfsmotor 5 führt dann durch Verstellen von Regelmitteln .der Fördermaschine oder durch Anziehen der Bremse einem Geschwindigkeitsrückgang oder das Stillsetzendes Antriebes herbei.
In diese insoweit bekannte Steueranordnunb ist. über einen Spannungsteiler oder Regeltransforma tor 8 und einen Gleichrichtersatz 9 eine aus dem Netz 10 gewonnene und im gleichen Sinne wie die Spannung des Hilfsstrom erzeugers 2 wirkende Hilfsspannung einge fügt. Diese biIdet eine Grundspannung im Steuerstromkreis, worüber sich die von der Geschwindigkeit der Welle 1 abhängige Spannung der Maschine 2 und der von der Stellung des Teufenzeigers abhängige Span nungsabfall des Widerstandes 6 überlagern.
Eine gebräuchliche Type von hydraulischen Hilfsmotoren mit elektrischer Steuerung be nötigt zum Beispiel für ordnungsmässiges Arbeiten eine Mindestspannung von 15 Volt. Dieser Spannungswert würde bei kleinsten Istdrehzahlen unterschritten, so dass gerade in der Nähe der Haltepunkte des Antriebes .die Geschwindigheitsübeiivachung unver- lässlich wäre oder aussetzen würde. Die an geführte Grundspannung, die in diesem Falle mindestens 15 Volt, zweckmässig aber mehr, z.
B. 40 Volt, beträgt, ermöglicht ein ge naues Arbeiten und sicheres Ansprechen des Hilfsmotors 5 auch bei kleinen Istgeschwin- digkeiten der Fördermaschine. Der IliIfs- stromerzeuger 2 ist eine Gleichstrommaschine und der Steuerstromkreis 3 ein Gleichstrom kreis, damit die Steuerung nicht durch Fre- quenzabhä.ugigkeit des Steuerkreiswiderstan- des gestört wird.
Die dem Netz 10 entnoin-
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mene <SEP> Spawinn- <SEP> inul3 <SEP> daher <SEP> im <SEP> Gleichrichler satz <SEP> 9 <SEP> gleichgerichtet <SEP> werden.
<tb> In <SEP> mane.ben <SEP> Fällen <SEP> ist <SEP> es <SEP> inäglich, <SEP> die
<tb> Grundspannung <SEP> oder <SEP> @lergl;
'ichen <SEP> anstatt <SEP> auf
<tb> den <SEP> Steuerkreis <SEP> unmiltelhzr <SEP> auf <SEP> ein <SEP> vor. <SEP> die sen <SEP> erre-les <SEP> Steuermagnetfeld <SEP> einwirken <SEP> zu
<tb> lassen. <SEP> Der <SEP> Steuermagnet <SEP> des <SEP> Hilfsmotors <SEP> 5
<tb> erhält <SEP> hierzu <SEP> nach <SEP> Fig. <SEP> 2 <SEP> eine <SEP> zweite <SEP> Erreger spule <SEP> 11., <SEP> die <SEP> im <SEP> gleichen <SEP> Sinne <SEP> wie <SEP> die <SEP> Spule
<tb> 4 <SEP> wirkt <SEP> und <SEP> das <SEP> für <SEP> das <SEP> einwandfreie <SEP> Ar beiten <SEP> der <SEP> Steuerung <SEP> erforderliche <SEP> Grundfeld
<tb> schafft.
<tb> Wenn <SEP> der <SEP> vom <SEP> Teufenzc#iger <SEP> verstellte
<tb> Widerstand <SEP> 6 <SEP> induktionsfrei <SEP> ist, <SEP> kann <SEP> er
<tb> auch <SEP> nach <SEP> Fi\l-.
<SEP> 3 <SEP> auf <SEP> die <SEP> M7echselstromseite
<tb> des <SEP> Gleichrichtersatzes <SEP> 9 <SEP> gelegt <SEP> werden.
<tb> In <SEP> de:i <SEP> bisherigen <SEP> Ausführungsbeispielen
<tb> ist <SEP> die <SEP> auf <SEP> das <SEP> Steuersvstem <SEP> einwirkende
<tb> Grundspannung <SEP> iuiveränderlieh <SEP> oder <SEP> auf <SEP> un veränderliche <SEP> Werte <SEP> einstellbar. <SEP> Die <SEP> Emp findlichkeit <SEP> der <SEP> Steuerung <SEP> kann <SEP> aber <SEP> in <SEP> ge wissen <SEP> Fällen <SEP> auch <SEP> durch <SEP> Anwen.duncr <SEP> einer
<tb> veränderlichen <SEP> Zusatzspannung <SEP> im <SEP> Steuer stromkreis <SEP> gesteigert <SEP> werden.
<SEP> Es <SEP> sind <SEP> elek trische <SEP> Fahrtregler <SEP> hekannt, <SEP> bei <SEP> denen <SEP> der
<tb> die <SEP> Istgeschwindigkeit <SEP> wiedergebende <SEP> Hilfs stromerzeuger <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Drehzahl <SEP> läuft, <SEP> die
<tb> sich <SEP> aus <SEP> einer <SEP> von <SEP> der <SEP> Ist@eschwindigkeit <SEP> un abhängigen <SEP> Grunddrehzahl <SEP> und <SEP> aus <SEP> einer <SEP> der
<tb> Istgeschwindigkeit <SEP> verhältnisgleichen <SEP> Dreh zahlabweichung <SEP> zusammensetzt. <SEP> Hier <SEP> ist <SEP> also
<tb> nicht <SEP> die <SEP> Stromerzeu";
[email protected] <SEP> selbst <SEP> der
<tb> Istdrehzahl <SEP> verhältnisgleich, <SEP> sondern <SEP> nur <SEP> ihr
<tb> Unterschied <SEP> gegen <SEP> die <SEP> Grunddrehzahl, <SEP> Einer
<tb> Änderung <SEP> der <SEP> Istdrelizahl <SEP> um <SEP> einen <SEP> bestimm ten <SEP> Hundertsalz <SEP> enispricht <SEP> daher <SEP> eine <SEP> viel
<tb> kleinere <SEP> verhältnismässige <SEP> Spannung <SEP> des
<tb> Hilfsstromerzeugers. <SEP> Um <SEP> die <SEP> gewünschte
<tb> Empfindlichkeit:
<SEP> und <SEP> genügend <SEP> grosse <SEP> abso lute <SEP> Spannimgsänderinigen <SEP> des <SEP> Stromerzeu gers <SEP> zu <SEP> erhalten, <SEP> könnte <SEP> nian <SEP> diesen <SEP> zum <SEP> Bei spiel <SEP> mit <SEP> grösserer <SEP> Mersetzung <SEP> antreiben,
<tb> ;wodurch <SEP> sowohl <SEP> seine <SEP> CTrun <SEP> ddrehzahl <SEP> al
<tb> auch <SEP> seine <SEP> 1)i-ehzahlal,weieliung <SEP> grösser <SEP> wird.
<tb> Hieraus <SEP> würden <SEP> erhöhter <SEP> Bürsten- <SEP> und <SEP> Strom -,venderver:s.cli:leiss <SEP> und <SEP> andere <SEP> Nachteile <SEP> ent springen. <SEP> Man <SEP> kann <SEP> aber <SEP> auch <SEP> hier <SEP> durch
<tb> Einführung <SEP> einer <SEP> Zusatzspannung <SEP> die <SEP> Emp- findlichkeit ohne Anwendung grosser Über setzung steigern.
Es wird hierzu keine gleich- bleiben-de Zusatzspannung, sondern eine der Istgeschwindigkeit rein verhältnisgleiche Zu : .s.atzspannung gewählt. Der :der Grun:ddreh- zahl entsprechenden Grundspannung über lagern sich also zwei der Istges chwindigkeit verhältnisgleiche Grössen, nämlich einerseits die den Drehzahlabweichungen des Hilfs stromerzeugers von seiner Grunddrehzahl ent sprechende Mehrspannung und anderseits die Zusatzspannung.
Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 der Anmeldung wiedergegeben. Mit dem zu überwachenden Antrieb sind über die Welle 1 zugleich zwei auf den Steuerstrom kreis 3 einwirkende Stromerzeuger gekuppelt. Der eine Stromerzeuger 2 ist mit der Welle 1 durch ein mit einer Grunddrehzahl laufendes i elektrisches Differentialgetriebe 12 verbun den. Dieses besteht aus einem asynchronen Induktionsmotor mit drehbar gelagertem Ständer und Läufer.
Der Ständer wird von der Welle 1 müder Istdrehzahl angetrieben und der mit dem Stromerzeuger 2 gekuppelte Läufer eilt dem Ständer mit der um den Schlupf verminderten synchronen Drehzahl vor oder nach. Letztere ist die Grunddreh zahl, die sich zur Istdrehzahl :der Welle 1 i algebraisch addiert. Die wirksame Drehzahl des Stromerzeugers 2 setzt sich daher aus der Grunddrehzahl und einer mit der Istdrehzahl ,der Welle 1 übereinstimmenden Drehzahlab weichung zusammen.
Unmittelbar mit der Welle 1 ist der zweite Stromerzeuger 13 ge kuppelt, dessen Spannung der Drehzahl der Welle 1 rein verhältnisgleich ist. Der Strom erzeuger 13 ist also mit dem zu überwachen den Antrieb durch eine feste Übertragung verbunden.
Die Kennlinie dieser Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt. Als Abszisse ist :die Dreh zahl, als Ordinate,die Spannung aufgetragen. no ist die Grunddrehzahl,des Differentialge triebes 12, n., die Drehzahl der Welle 1, also die zu überwachende Istdrehzahl, E2 ist die Spannung des Stromerzeugers 2, & , die .des Stromerzeugers 13,
E die im Steuerstromkreis wirksame Gesamtspannung. Einer Änderung ,der Istdrehzahl um An entspriclht eine unge nügende Spannungsänderung dE2 des Strom- erzeugers 2 und eine ausreichende Änderung dE der Gesamtspannung. An die Stelle des elektrischen Differentialgetriebes:
12 kann auch ein mechanisches treten, dem gleichfalls die Istdrehzahl oder eine ihr verhältnisgleiche Drehzahl und eine Grundzahl zuzuführen sind, deren Summe oder Differenz auf den Stromerzeuger 2 übertragen werden.
Neben der Spannungsquelle 13 kann auch auf den Steuerstromkreis 3 eine etwa den Ausführungsbeispielen Fig. 1 bis 3 entspre- chende Grundspannungsquelle mit gleichblei bender Spannung einwirken. Beide sind zweckmässig regelbar.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist :der die Zusatzspannung liefernde Strom erzeuger 13 ein kollektor- und schleifring- loserWechselstromerzeuger. Dieser beein- flusst über einen Gleichrchtersatz 14 den Steuerstromkreis. 3.
Die sonstigen Merkmale der Schaltung entsprechen dem vorangegan genen Ausführungsbeispiel. Kollektor- und sehleifringlose Wechselstromerzeuger .sind in einer für den Erfindungszweck geeigneten Form bereits für Messzwecke im Gebrauch. Es sind vorzugsweise :einphasige Maschinen, :deren Läufer keine Erregerwicklung trägt, sondern Dauermagneterregung hat.
Die Ver wendung eines kollektor- und ,s.chleifringlosen Wechselstromerzeugers ist wegen der Ein fachheit solcher Maschinen, von Vorteil; viel fach bringt aber schon die Verwendung eines gewöhnlichen Wechselstromerzeugers, etwa nach Art eines Synchrongenerators .mit über Schleifringe gespeistem Erregerteil, wesent liche Erleichterungen :im Betrieb und in der Wartung des Fahrtreglers oder :
Sicherheits- gerätes.
Bei den bisher behandelten Ausführungs beispielen ist die Grund- oder Zusatzspan- nungsquelle unmittelbar in den Steuerstrom kreis eingeschaltet. Sie kann aber .auch im Erregersystem eines auf den .Steuerstromkreis einwirkenden Stromerzeugers liegen.
Bei dem im übrigen der Fi, 6 entsprechenden Aus- k2 führungsbeispiel nach Fig. 7 ist der HiIfs- stromerzeuger 13 über einen Gleichriehter- satz 14 in den Nebenschlusserregerkrei.s. der Maschine 2 eingeschaltet. Der GleichricUter- satz 14 liegt in Reihe mit der Erregerwick lung
15 und deren Feldregler 16. Der die Ist: geschwindigkeit wiedergebende und über das Differentialgetriebe 12 mit dem zu über wachenden Antrieb gekuppelte Stromerzeu ger 2 hat hier also, eine mit fester Drehzahl übertragung gleichfalls mit,dem Antrieb ge- kuppelte Erreger- oder Hilfserregermasehine 13. Diese Maschine 13 kann selbstverständ lich auch eine Gleichstrommaschine sein, die ohne Vermittlung eines Gleichrichters in den Erregerkreis der Maschine \2 eingeschaltet ist.
Eine gewisse Vereinfachung ergibt sich durch den Wegfall von Stromwendern, wenn sowohl die die @stgesch@@'indigheit im Steuer stromkreis wiedergebende Spannung als auch ,die in diesen Stromkreis eingeführte Zusatz spannung gleichgerichtete Wechselspannun gen sind.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die Maschine 2 ähnlich wie die Maschine 13 nach Fig. 6 oder 7 als kollektor- und schIeifringlose Wechselstrommasehine ausge bildet und über einen Gleichriehtersatz 17 in den Steuerstromkreis 3 eingeschaltet. Der Steuerstromkreis erhält ausserdem eine Grund spannung aus dem Netz 10 mit Hilfe der schon in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung.
Auch in den Schaltungen nach Fig. 9bis 4 und 6 kann die Gleichstrommaschine durch eine kollektor- und schleifringlose Wechselstrommaschine mit vorgeschaltetem Gleichrichter ersetzt werden. Zur entspre chenden AbwaadIung der Schaltung nach Fig. 7 muss ein Wechselstromerzeuger mit Schleifringen verwendet -,verden, dessen Erregersystem das Einschalten der Zusatz spannungsquelle 13, 14 zulässt.
Fig. 9 gibt beispielsweise eine Abände rung der Schaltung nach Fig. 6 wieder, wobei sowohl die die Istgeschwindigkeit im Steuer stromkreis wiedergebende Spannung als auch die in diesen Stromkreis eingeführte Zusatz spannung mit Hilfe von Wechselstromerzeu- gern 2 und 13 gewonnen wird, die hier beide ohne Kollektor und Schleifringe ausgebildet und über Gleichrichter 17 und 14 mit dem Steuerstromkreis verbunden sind.
Die Einzelheiten der beschriebenen Aus führungsbeispiele können in mannigfacher Weise miteinander vertauscht und verbun den werden.
So kann beispielsweise eine einem eigenen Hilfsstromerzeuger 13 entnommene Grund oder Zusatzspannung statt auf den Steuer stromkreis auf ein von diesem erregtes Steuer feld einwirken, wie es Fig. 2für eine dem Netz entstammende Grundspannung zeigt.
Ferner kann der vom Teufenzeiger ver stellte Widerstand 6 im Stromkreis einer be sonderen Steuerspule 11 des Hilfsmotors 5 oder auf der W echselstromseite eines der Gleichrichter 14 oder 17 liegen.
Vom Teufenzeiger aus können zugleich mehrere in verschiedenen Stromkreisen der Schaltung liegende Widerstände beeinflusst werden.
An Stelle des veränderlichen Widerstan des 6 kann eine in selbsttätiger Abhängigkeit von der Teufenzeigerstellung oder derglei chen regelbare und dem Stromerzeuger 2 ent- gebengesehaltete weitere Spannungsquelle verwendet -erden, die gleichfalls ein über Gleichrichter in den Steuerstromkreis 3 ein- geseha.lteter Wechselstromerzeuger sein kann.
Wie schon erwähnt, können auf den Steuerstromkreis neben der die Istgeschwin- digkeit in der Hauptsache wiedergebenden Spannung mehrere Zusatzspannungen zu gleich einwirken, insbesondere eine von der IstgescInvindigkeit unabhängige, z. B. aus der Netzspannung abgeleitete und zugleich eine der Istgeschwindigkeit verhältnisgleiche Zusatzspannung, die z. B. von einer fest mit dem zu überwachenden Antrieb gekuppelten Hilfsspannungsquelle geliefert wird.
Der Widerstand 6 oder die Steuereinrich- tung für eine andere sich mit der Sollge- sehwindigkeit ändernde elektrische Grösse kann anstatt mit dem Teufenzeiger mit dem Steuerheb"-I des zu überwachenden Antriebes verbunden sein, um einen eindeutigen' Zu- sämmenhang zwischen der Steuerhebelstel-. lung und dem Betriebszustand des Antriebes zu sichern.
Mit Hilfe von das Steuersystem beeinflus senden Zusatzspannungen können auch wei tere Betriebsgrössen, wie z. B. Sinn und Grösse der Last, bei der Fahrtregelung berücksich tigt werden.
Das für Fahrtregler Gesagte gilt sinn gemäss auch für nur bei Gefahr auslösende Sicherheitsgeräte.