DE1288271B

DE1288271B - Vertaeuungswinde, Schleppwinde od. dgl.

Info

Publication number: DE1288271B
Application number: DEA47137A
Authority: DE
Inventors: Sallow Karl Ake
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1963-09-23
Filing date: 1964-09-19
Publication date: 1969-01-30
Also published as: FI42240B; ES304280A1; FI42240C; GB1071135A; NL6410939A; US3278160A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vertäuungswinde, Seil auslegen und einholen, ohne ein bestimmtes Schleppwinde od. dgl. mit einer Seiltrommel und Maximalmoment im Windenmotor (bzw. Windeneinem an diese gekuppelten Antriebsmotor, der von generator, wenn der Windenmotor als Generator areinem Generator eines Leonard-Aggregats gspeist beitet) zu überschreiten, wobei außerdem ein Ruck wird und der abwechselnd ein Bremsmoment oder 5 beim Ändern der Drehrichtung vermieden wird. Auch ein Drehmoment beim Auslegen bzw. beim Einholen bei sehr großen Auslegegeschwindigkeiten (Einholdes Seiles liefert. geschwindigkeiten) wird ein Bremsen (Zugänderung)

In neuerer Zeit hat man ein Interesse daran, ohne Seilüberlastung möglich, so auch bei der vier-Schiffswinden auch beim Bremsen der Schiffe am Kai fachen Nenndrehzahl des Motors. Der Motor kann zu verwenden. Beispielsweise beim Fieren, d. h. beim io sowohl als Antriebsmotor als auch als reine Bremse Auslegen des Seiles, kann es wünschenswert sein, das im Generatorbetrieb arbeiten. Auslegen bei einer Fahrt des Schiffes bis zu 4 Knoten Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht

ausführen zu können, was bedeutet, daß die Winde das Steuerorgan aus einem Relais mit einer in den unter kontrolliertem elektrischem Bremsen das Seil Ankerkreis des Motors eingeschalteten Stromspule mit einer Geschwindigkeit auslegen soll, die mehrere 15 und einer Vorspannungsspule, deren Spannung oder Male größer als die Nenngeschwindigkeit ist. Die Strom in der Hauptsache unabhängig von der Ankernormale Nenngeschwindigkeit entspricht meist etwa spannung oder dem Ankerstrom ist. Hierdurch kann 1 Knoten Seilgeschwindigkeit. man richtungsempfindliche Organe vermeiden. Be-

Bekannt (deutsche Patentschrift 1055 786) ist eine sonders vorteilhaft wird diese Ausführungsform, Vertäuungswinde mit mechanischer Kupplung zwi- 20 wenn man das Relais mit einem Kontakt versieht, sehen einer Seiltrommel und einem Antriebsmotor, der im Stromkreis einer fremderregten Feldwicklung der ein im wesentlichen von der Drehzahl und Dreh- des Motors liegt. Das Relais kann auch einen zweiten richtung unabhängiges, aber in einer Richtung ein- Kontakt haben, der einen Selbsterregungskreis für stellbares Moment liefert. Im bekannten Fall ist ein den den Motor speisenden Generator einschaltet, die Geschwindigkeit und Drehrichtung des Antriebs- 25 Die Vorspannung für das Relais hat eine solche motors abtastendes Organ vorgesehen, das beim Ein- Richtung, daß es bei einem niedrigeren Wert des holen des Seiles bei einer Drehzahl, die gleich oder Ankerstromes bei vergrößerter Geschwindigkeit in wenig größer als Null ist, das Drehmoment des Mo- der Antriebsrichtung der Winde anspricht als bei tors durch Ändern seines Feldstromes sprungweise verminderter Geschwindigkeit in derselben Richtung, senkt. Der Zweck der Anordnung ist darin zu sehen, 30 Hierdurch erhält man eine gleichmäßige Momentenden mechanischen Wirkungsgrad der Winde beim kurve mit unbedeutend steigendem Wert bei größerer Übergang vom Auslegen zum Einholen und umge- Auslegegeschwindigkeit und eine vorteilhafte Mokehrt zu kompensieren. Hierbei wird ein polarisiertes mentenbegrenzung beim Einholen. Relais verwendet, das nur auf eine Änderung der In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

Drehrichtung anspricht. Hierdurch soll der Getriebe- 35 Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Wirkungsgrad, der im Falle des Antriebes Antriebs- Fig. 1 das Schaltschema der erfindungsgemäßen

leistung des Motors verzehrt und der im Falle des Ausführungsform und die

Bremsens zusätzliche Bremsleistung ergibt, kompen- Fig. 2 und 3 das Drehzahl-Drehmoment-Dia-

siert werden. Bei der bekannten Vorrichtung werden gramm der gleichen Anordnung, nur die Momentenänderungen in der Nähe der Aus- 40 In Fig. 1 ist G der Gleichstromgenerator und M lage- und Einholgeschwindigkeiten Null berücksich- der Gleichstrommotor eines Ward-Leonard-Aggretigt, während das Problem, die Überbelastung eines gates für die Vertäuungswinde nach der Erfindung. Vertäuungskabels bei größeren Auslege- und Einhol- Der Generator ist ein Kompoundgenerator mit gegengeschwindigkeiten zu verhindern, mit dieser bekann- wirkender Reihenwicklung 34 und sowohl fremd- wie ten Anordnung nicht gelöst worden ist. 45 selbsterregt. Im Ankerkreis des Motors M liegt die

Durch die Erfindung soll eine Seilwinde der ein- Spuleil eines Relais, die im folgenden als Stromgang genannten Gattung so ausgebildet werden, daß spule bezeichnet wird. Die Kontakte 12 und 13 des man mit ihr ein Seil auslegen und einholen kann, Relais liegen in einem von einem Gleichstromnetz ohne ein bestimmtes Maximalmoment im Winden- gespeisten Feldkreis des Motors M bzw. in einem motor (bzw. Windengenerator, wenn der Winden- 50 Eigenerregungskreis des Generators G. Das Relais motor als Generator arbeitet) zu überschreiten, wo- hat auch eine Spannungswicklung 14, die über einen bei außerdem ein Ruck beim Ändern der Drehrich- Widerstand 15 vom Gleichstromnetz gespeist wird, tung vermieden werden soll. Auch bei sehr großen Die Spannung über der Spannungswicklung 14 muß Auslegegeschwindigkeiten soll eine Bremsung ohne unabhängig vom Ankerstrom oder von der Anker-Seilüberlastung möglich sein. 55 spannung des Motors M sein, und die Amperewin-Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch dungszahl der Spannungswicklung 14 soll bezüglich gelöst, daß in der Speiseleitung zum Motor ein die Größe und Richtung so bemessen sein, daß gewisse Spannung des Seiles durch Messung des Ankerstro- unerwünschte Relaiseinschaltungen (s. unten) vermes od. dgl. abtastendes Steuerorgan (Relais) einge- mieden werden.

schaltet ist, das die Spannung des Generators erhöht, 60 In den Ankerkreis des Motors ist auch die Spule z. B. einen weiteren Feldkreis oder eine Feldverstär- 16 eines Strombegrenzungsrelais eingeschaltet (Einkung (Feldwicklung) des Generators einschaltet, und schaltpunkt beispielsweise 200 A), dessen Kontakt 17 im Bedarfsfall das Motorfeld (Feldwicklung) im Fremderregungskreis des Generators G liegt, desschwächt, wenn die Seilspannung einen bestimmten sen Feldwicklung 23 dieselbe sein kann oder eine Wert überschreitet und das im Fall der Unterschrei- 65 andere als die zum Selbsterregungskreis gehörende, rung einer bestimmten Seilspannung die vorgenann- Die Fremderregung des Generators G wird von mehten Schaltungen rückgängig macht. reren reihengeschalteten Widerständen 18, 19, 20

Mit der erfindungsgemäßen Winde kann man ein gesteuert, die vom Relaiskontakt 17 bzw. von zwei

zur Steueranordnung gehörenden Kontakten 21, 22 gesteuert werden. Im Selbsterregungskreis des Generators G liegen außer der Feldwicklung 23 auch der Kontakt Ϊ3 des Relais 11 bis 14 und ein Reihenwiderstand 24.

Der Feldkreis des Motors M enthält außer der Feldwicklung 25 auch einen Reihenwiderstand 26. Parallel mit diesem Kreis liegt ein Steuerkontakt 27 in Reihe mit einem Widerstand 29 und ein entsprechender Betätigungskontakt 28. An den genannten Kreis ist über den Relaiskontakt 12 eine Querverbindung geschaltet. Der Steuerkontakt 27 schließt in mehreren Schaltlagen HO bis H 3 (Fig. 2) beim Einholen des Seiles und in mehreren Schaltlagen L 0 bis L 5 beim Auslegen und der Betätigungskontakt 28 in vorliegendem Fall in zwei Schaltlagen H 4 und HS beim Einholen mit größerem Moment des Motors.

Diese Schaltlagen (HO bis HS. LO bis LS) werden von einem nicht gezeigten Handhebel und ihm zugeordneten Schaltorganen eingestellt. Diese Schalt- so lagen werden im folgenden kurz »Lagen« genannt.

Die Anordnung wirkt wie folgt: In der ersten Lage beim Einholen HO ist der Feldkreis des Motors über den Widerstand 26 geschlossen. Der Kontakt 12 ist offen, ebenso die Kontakte 21 und 22 und der Kontakt 13 im Selbsterregungskreis des Generators. In der Lage Hi bis H 3 erreicht der Strom beim Einholen niemals den Einschaltwert für das Relais 11 bis 14. In Fig. 2 ist dies für Hl und H3 beim Einholen dargestellt, d. h. bei positivem rc. In den Lagen Hl bis H3 für das Einholen schließen die Kontakte 21 und 22 nacheinander, wobei die Erregung des Generators verstärkt wird. Bei größerer Belastung der Winde wird eine gewisse Stromstärke durch die Stromspule 11 erreicht (unter Mitwirkung der Wicklung 14), wobei die Relaiskontakte 12 bzw. 13 schließen. Hierbei wird die Selbsterregung des Generators G eingeschaltet, und in den letzten Lagen H 4 bis HS beim Einholen wird außerdem die Erregung des Motors verstärkt (beispielsweise von 80 auf 100%), wobei die volle Zugkraft erhalten wird. Die Lagen Ll bis L4 liegen zwischen den gezeigten Lagen LO bis LS.

Wenn die Winde gezwungen wird, in den Lagen HO bis H3 das Seil auszulegen, d. h. der Motor gezwungen ist, seine Drehrichtung zu ändern (die Drehzahlbezeichnung +n ändert sich in —n, s. Fig. 2), so erhält man bei einer gewissen Auslegegeschwindigkeit einen Bremsstrom I₁, beispielsweise 120 A, durch die Relaisspule 11. Die Amperewindungszahl der Spule 11 wirkt mit der Amperewindungszahl der Spannungswicklung 14 zusammen, wobei das Relais 11 bis 14 anspricht und die Kontakte 12 und 13 schließen. Hierbei wird der Parallelwiderstand 29 über die Feldwicklung 25 des Motors eingeschaltet, wobei deren Erregung sinkt, beispielsweise um 50 °/o. Gleichzeitig wird die Selbsterregung des Generators G eingeschaltet, die normalerweise in den Lagen H 0 bis Hl nicht eingeschaltet ist. In den Lagen H 2 bis H 3 ist die Selbsterregung über einen Kontakt 35 eingeschaltet, hierbei sinkt bei einer gewissen Drehzahl das Bremsmoment des Motors.

In den Lagen LO bis L 5 wird die Fremderregung des Motors in entsprechender Weise gesteuert (s. F i g. 3) wie in den H-Lagen. Die Selbsterregung ist nicht kontinuierlich eingeschaltet, sondern wird vom Relaiskontakt 13 gesteuert. Bei Beschleunigung des Motors M in der Auslegerichtung dreht sich die Stromrichtung durch die Relaisspule 11 um, verglichen mit der beim Einholen. Die Amperewindungszahlen, die das Relais 11 bis 14 beeinflussen, subtrahieren sich gegenseitig, wobei das Relais im gewählten Beispiel erst bei einem Strom 32 durch die Spule 11 von 240 A anspricht. Während des Beschleunigungsverlaufs wird jedoch der Strom 31 durch das Strombegrenzungsrelais 16, 17 auf 200 A begrenzt, wodurch die Einschaltung des Relais 11 bis 14 in diesem Geschwindigkeitsgebiet (F ϊ g. 3) verhindert wird. Wenn die Winde mit einer höheren Auslegegeschwindigkeit als die Leerlaufdrehzahl in den betreffenden Auslegelagen LO bis L 5 angetrieben wird, entsteht ein Bremsstrom, der das Relais 11 bis 14 in analoger Weise beeinflußt, wie für die Lagen HO bis H3 beschrieben, wobei das Bremsmoment der Winde auf einen geeigneten Wert sinkt. Mit allmählich abnehmender Geschwindigkeit des Schiffes nimmt auch der Bremsstrom allmählich ab, und das Relais 11 bis 14 fällt ab, wobei das Drehmoment auf Null geht und in ein steigendes Bremsmoment übergeht (s. bei 30 in F i g. 3).

In F i g. 2 sind, wie schon teilweise beschrieben ist, die Drehmomentverhältnisse bei den Einhollagen HO bis HS an den Kontrollkontakten 27 und 28 dargestellt. Der gestrichelte Teil der Kurve H 3 zeigt die frühere Momentenschwächung bei der Anordnung nach einem bekannten Vorschlag. Bei der Erfindung entsteht, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, ein kleiner Ruck beim Umkehren der Drehrichtung. Bei einer gewissen Stromstärke spricht, wie erwähnt, das Relais 11 bis 14 an, die Erregung sinkt, und das Moment wird reduziert. In F i g. 2 wird diese Erscheinung für die Lagen H3, Hl und HO beim Auslegen gezeigt. Bei fortgesetztem Auslegen steigt das Moment wieder etwas, aber durch das genannte Relais 11 bis 14 wird eine Überbelastung des Seils und des Motors verhindert und ein verhältnismäßig konstantes Moment auch bei großer Auslegegeschwindigkeit erhalten. Für die Lagen H4 und HS ist in F i g. 2 gezeigt, wie durch Erregungsverstärkung (Ansprechen des Relais 11 bis 14) das Moment zunimmt. Die Begrenzung des Moments bei niedrigerer Drehzahl hängt mit dem Einfluß des Strombegrenzungsrelais 16,17 zusammen.

In F i g. 2 und 3 sind, wie erwähnt, die Moment-Drehzahlkurven der verschiedenen, mittels Handhebel einschaltbaren Schaltkombinationen oder Schaltlagen für Einholen (H) und Auslegen (L) des Seils gezeigt. Die erste in F i g. 2 gezeigte Einhollage (HO) zeigt, wie beim Einholen (n positiv) das Moment (+M) allmählich mit abnehmender Drehzahl zunimmt. In der Nähe der Drehzahl Null wird eine momentane Momentenschwächung erhalten (in F i g. 2 unmittelbar über der Drehzahl Null), wonach das Seil ausgelegt wird (—η bei der Einhollage #0) und das Moment mit zunehmender Auslegedrehzahl (—rc steigt) zunimmt. Hierbei steigt die Stromstärke des Motors M, und bei einem gewissen Wert dieser Stromstärke spricht das Relais 11 bis 14 an, die Kontakte 12 und 13 schließen. Hierbei sinkt, wie erwähnt, der Fluß in der Feldwicklung des Motors M, gleichzeitig wird die Selbsterregung des Generators G eingeschaltet, wobei das bremsende Moment des Motors sinkt (vgl. die sprunghafte Momentenveränderung bei dieser negativen Drehzahl —n), wonach das Bremsmoment +M wieder bei zunehmender Drehzahl steigt. Wenn der Generator G nicht diesen Feldzuschuß bekommen würde, wäre das Generator-

feld gesättigt, und die Bremswirkung würde ohne entsprechende Zunahme der Drehzahl größer werden, wodurch ein Seilbruch entstehen könnte.

Die nächste Einhollage H-I ist nicht in Fig. 2 gezeigt, liegt aber zwischen HO und H2. Bei der Lage H 2 nimmt die Drehzahl schneller mit steigendem Moment ab, und in der Nähe der Drehzahl Null erfolgt die genannten sprunghafte Momentenänderung bei Übergang vom Einholen zum Auslegen bei diesen Einhollagen (H) mit nicht gezeigtem Handhebel. Beim Auslegen in der Lage #2 nimmt die Drehzahl schnell bei steigendem Bremsmoment (+M) zu, und durch das Ansprechen des Relais 11 bis 14 wird verhindert, daß das Seil überbelastet wird; bei einem gewissen Motorstrom wird dagegen in derselben Weise, wie bei H-O gezeigt, die Selbsterregung des Generators eingeschaltet und das Feld des Motors gleichzeitig geschwächt.

In der Lage H 3 steigt Moment und Bremsmoment, aber es findet im Prinzip dieselbe Kontrolle der Seilbelastung statt.

Fig. 2 zeigt auch eine der AuslegelagenLO des Handhebels (er wirkt nur innerhalb des negativen Drehzahlgebietes), aber in F i g. 3 sind deutlicher die Momenten-Drehzahlverhältnisse bei den fünf AuslegelagenLO bis LS gezeigt. In der LageLO steigt das Bremsmoment (+M) von der Drehzahl Null, bis der Motorstrom den Ansprechwert des Relais 11 bis 14 erreicht, wobei die Selbsterregung des Generators eingeschaltet wird und das Motorfeld abnimmt und die Kurve im wesentlichen vertikal nach unten verschoben wird (zunehmendes Generatorfeld) in Verbindung mit einer momentanen Bremsmomentenabnahme (abnehmendes Motorfeld). Dabei wird eine Überlastung sowohl des Seils als auch des Motors verhindert.

In der Lage L 5 findet bei abnehmender Geschwindigkeit des Seiles und somit des Motors (M) eine Schwächung des Stromes statt, und bei einem gewissen Wert des Motorstromes wird das Relais 11 bis 14 ausgeschaltet, das Motormoment (+M) nimmt zu, und die Selbsterregung des Generators wird (bei 30) ausgeschaltet. Die Bremswirkung des Motors nimmt somit momentan bei Verzögerung in der Auslegerichtung zu. Bei beginnender Beschleunigung in der Auslegerichtung (L 5, dritter Quadrant) würde das Relais 11 bis 14 ohne entgegenwirkende Vorspannung (von 14) ansprechen, aber auf Grund des Stromgrenzrelais 16, 17 wird hier diese Ansprechspannung (beispielsweise 240A) nicht erreicht, sondern bei einem niedrigeren Wert (z. B. 200 A) spricht das Stromgrenzrelais an, und die Erregung des Generators sowie der Ankerstrom werden reduziert.

In F i g. 3 werden die Einschaltpunkte des Relais 11 bis 14 an der strichpunktierten Linie 32 gezeigt und die des Strombegrenzungsrelais bei 31. Die in etwa vertikale Richtung der Kennlinien, beispielsweise von LO, hängt mit dem Einfluß der Selbsterregung zusammen.

Die strichpunktierte Kurve 33 zeigt, wie die Drehzahlverhältnisse sich mit einem polarisierten Relais mit niedrigem Auslösestrom gestaltet hätten. Wenn bei beschleunigtem Auslegen auf höhere Drehzahl die Feldstärke zunimmt, erhält man bei der Stromstärke nahe Null einen Drehzahlstop, ehe die Drehzahl von neuem sinkt, eine Erscheinung, die man sowohl aus Festigkeitsgründen als auch aus psychologischen Gründen zu vermeiden wünscht.

Die Amperewindungszahl für die Vorspannungsspule kann variabel gemacht werden mit dem Zweck, eine Relaisfunktion bei größerem oder kleinerem Ankerstrom zu erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Vertäuungswinde, Schleppwinde od. dgl. mit einer Seiltrommel und einem an diese gekuppelten Antriebsmotor, der von einem Generator eines Leonard-Aggregates gespeist wird und der abwechselnd ein Bremsmoment oder ein Drehmoment beim Auslegen bzw. beim Einholen des Seiles liefert, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speiseleitung zum Motor (M) ein die Spannung des Seiles durch Messung des Ankerstromes od. dgl. abtastendes Steuerorgan (Relais 11 bis 14) eingeschaltet ist, das die Spannung des Generators (G) erhöht, z. B. einen weiteren Feldkreis oder eine Feldverstärkung (Feldwicklung 23) des Generators einschaltet, und im Bedarfsfall das Motorfeld (Feldwicklung 25) schwächt, wenn die Seilspannung einen bestimmten Wert überschreitet, und das im Fall der Unterschreitung einer bestimmten Seilspannung die vorgenannten Schaltungen rückgängig macht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan aus einem Relais mit einer in den Ankerkreis des Motors (M) eingeschalteten Stromspule (11) und einer Vorspannungsspule (14) besteht, deren Spannung oder Strom in der Hauptsache unabhängig von der Ankerspannung oder dem Ankerstrom ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais einen Kontakt (12) hat, der im Stromkreis einer fremderregten Feldwicklung (25) des Motors (M) liegt.

4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais einen zweiten Kontakt (13) hat, der einen Selbsterregungskreis für den den Motor (M) speisenden Generator (G) einschaltet.

5. Anordnung nach Anspruch 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung für das Relais (11, 14) eine solche Richtung hat, daß es bei einem niedrigeren Wert des Ankerstroms bei vergrößerter Geschwindigkeit in der Auslagerichtung der Winde anspricht als bei verminderter Geschwindigkeit in derselben Richtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen