DE1880076U - ELECTRIC OVERLOAD PROTECTION FOR CRANE LIFTS - Google Patents

Description

RA, 541589*23.8.63RA, 541589 * 23.8.63

dru/radru / ra

G-ebrauchsmusteranmeldung M 41 O65/35b G-in ' G-usage model registration M 41 O65 / 35b G-in '

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG NürnbergMaschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG Nuremberg

Nürnberg, 22. August 1963 Elektrische Überlastungssicherung für KranhubwerkeNuremberg, August 22, 1963 Electrical overload protection for crane hoists

Die Neuerung bezieht sich auf eine elektrische Überlastungssicherung für Kranhubwerke mit einem Drehstrom-Asynchronmotor, bei der die Größe der Last durch die Größe der Motorströme bzw. der Motorspannungen gemessen wird. Der Torteil einer solchen Einrichtung besteht darin, daß sie sich im allgemeinen ohne bauliche Veränderungen noch nachträglich inThe innovation relates to an electrical overload protection device for crane hoists with a three-phase asynchronous motor, where the size of the load is determined by the size of the motor currents or the motor voltages is measured. The gate part of such a device is that it is located in the in general without structural changes or subsequently in

vorhandene Anlagen einbauen läßt. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist die Schaltkraft des das Hubwerk bei Überlast abschaltenden Schaltrelais verhältnisgleich dem läufer- oder dem Ständerstrom. Da der Läufer- oder Ständerstrom nur im Beharrungszustand verhältnisgleich der Last ist, besteht nur in diesem Zustand eine Sicherheit gegen Überlastung.can be installed in existing systems. In the known devices of this type, the switching force of the hoist is at Overload switching relays in proportion to the rotor or stator current. As the rotor or stator current is proportional to the load only in the steady state, there is only a security against in this state Overload.

Um auch im Beschleunigungszustand, also bei Beginn des Anhebens der Last eine Sicherheit gegen Überlastung zu haben, ist es bekannt, den Motor beim Beginn des Anhebens der last durch entsprechend bemessene Laufer-Schlupfwider- \ stände auf ein Stillstandsmoment zu bringen, das die zuTo have a safety against overload in the acceleration state, ie at the beginning of raising the load, it is known to bring the engine at the start of lifting the load stands by correspondingly sized Laufer-Schlupfwider- \ to a standstill torque to

lässige Belastung nur um ein geringes (etwa 10$) überschreitet. Hierbei wird eine Last, die mehr als 10$ über der zulässigen Last liegt, nicht mehr angehoben. Bine Last, die weniger als 10$ über der zulässigen Last liegt, wird zwarExceeds casual exposure by only a small amount (about $ 10). This is a load that is more than $ 10 above the allowable Load is no longer raised. A load that is less than $ 10 more than the allowable load will be accepted

angehoben, jedoch erreicht der Motor im Beharrungszustand 07.7289raised, but the motor reaches 07.7289 in steady state

nur eine geringere Drehzahl als die Nenndrehzahl, die der Motor mit einer Last annimmt, die nicht über der zulässigen Last liegt. Mit Hilfe der Lauferspannung wird die nach dem Erreichen des Beharrungszustandes vorhandene Motordrehzahl gemessen und die Hubbewegung wird unterbrochen, wenn diese Drehzahl kleiner ist als die Nenndrehzahl. Diese Einrichtung hat aber drei Nachteile. Erstens hängt die erreichte Drehzahl nicht nur von der Last, sondern auch vom Ohmwert der Läuferwiderstände ab, der bei den üblichen G-ußwiderständen stark temperaturabhängig ist, weshalb man teuerere Spezialwiderstände mit geringerem Temperaturkoeffizienten verwenden muß, um eine hinreichend genaue Kontrolle zu erhalten. Zweitens muß zur Lastkontrolle immer erst einige Zeit im Beharrungszustand gefahren werden, was eine Verminderung der Umschlagsleistung zur Folge hat. Drittens besteht die Möglichkeit, daß der Kranführer mit losem Seil anfährt, so daß die Lastmessung zunächst die Last 0 feststellt und die V/eiterfahrt freigibt und, daß es dein Kranführer auf diese Weise gelingt, die Last wenigstens ein Stück vom Boden anzuheben, bevor die Motordrehzahl wieder unter den Grenzwert abgebremst ist,,only a lower speed than the nominal speed that the Engine with a load that does not exceed the permissible load. With the help of the running tension the after Reaching the steady state of the existing engine speed measured and the stroke movement is interrupted if this speed is lower than the nominal speed. This facility but has three disadvantages. Firstly, the speed reached depends not only on the load, but also on the ohmic value the rotor resistance, which is the case with the usual G-ussresistors is strongly temperature dependent, which is why more expensive special resistors with lower temperature coefficients are used must use in order to obtain a sufficiently precise control. Second, there must always be a few to check the load Time can be driven in a steady state, which results in a reduction in handling performance. Third, there is the possibility that the crane operator starts with a loose rope, so that the load measurement initially determines the load 0 and the voyage releases and that it is your crane operator in this way it is possible to lift the load at least a little off the ground before the engine revs up again braked below the limit value,

Neuerungsgemäß können diese Nachteile dadurch vermieden werden, daß zum Abschalten des Hubmotors ein Schaltrelais verwendet wird, dessen Schaltkraft aus der Differenz zweier Kräfte gebildet wird, von denen die erste verhältnisgleich dem Motorenmoment und die zweite verhältnisgleich dem Beschleunigungsmoment ist. Damit ergibt sich mit den Bezeich-07.7289 nungeniAccording to the innovation, these disadvantages can be avoided in that a switching relay is used to switch off the lifting motor is used, the switching force of which is formed from the difference between two forces, the first of which is proportionally equal the engine torque and the second is proportional to the acceleration torque. This results in the designation 07.7289 nungeni

R =s Schaltkraft des ucha.ltrele.is LastmomentR = s switching force of the ucha.ltrele.is Load moment

BeschleunigungsmomentAcceleration torque

c- und Cp = Schaltkreiskonstantec and Cp = circuit constant

R = C₁ (M^ + M-g) «*· C₉ . M₃ = Cj · Mj₁ + (C₁-C₂) M-gR = C ₁ (M ^ + Mg) «* · C ₉ . M ₃ = Cj · Mj ₁ + (C ₁ -C ₂ ) Mg

Wenn man die Schaltkonstanten so aufeinander abstimmt, daß c^ = C₂ wird, so ergibt sichIf the switching constants are coordinated in such a way that c ^ = C ₂ , the result is

R = C₁-M₁ R = C ₁ -M ₁

Das heißt, die Schaltkraft des Schaltrelais ist verhältnisgleich dem Lastmoment, unabhängig davon, ob das Hubwerk sich im Beharrungs- oder im .Beschleunigungszustand befindet.This means that the switching force of the switching relay is proportional to the load torque, regardless of whether the hoist is in the steady state or in the acceleration state.

Durch die neuerungsgemäße Einrichtung ist es nicht nur möglich, die Nachteile der bekannten Einrichtung zu vermeiden, sondern es ist auch möglich, mit einem wesentlich, größeren Beschleunigungsmoment anzufahren, da rd. 80>4 des am Motor erzeugten Beschleunigungsmomentes zum Beschleunigen der rotierenden Massen benötigt wird, und somit nicht in die Seile und in die Eisenkonstruktion des Kranes gelangt,The device according to the innovation not only makes it possible to avoid the disadvantages of the known device, but it is also possible to start with a significantly higher acceleration torque, since around 80> 4 des The acceleration torque generated on the engine is required to accelerate the rotating masses, and thus not gets into the ropes and the iron structure of the crane,

Ein weiterer Vorteil der neuerungsgemäßen Einrichtung besteht in folgendem: Wenn während der Hubbewegung, s.B. auch mit geringer Last, der Haken an einem Hindernis, etwa an einer Schiffsluke hängen bleibt, dann wirkt sich die Verzögerung in umgekehrter Kraftrichtung im Heiais aus, unterstützt also die Stromsjxile, so daJ3 die Abschaltung schon erfolgt, noch bevor das Motormoment (Stromspule) den G-renz-Another advantage of the device according to the innovation consists in the following: If during the lifting movement, see B. even With a low load, the hook gets stuck on an obstacle, for example on a ship's hatch, then the delay has an effect in the opposite direction of force in the heat, so it supports the current axis, so that the switch-off already occurs takes place before the motor torque (current coil) exceeds the limit

>7.7289> 7.7289

wert erreicht hat. Das gleiche tritt ein, wenn der Kranführer mit losem Seil anfährt und die last hochreißen will. has reached value. The same thing happens if the crane driver starts up with a loose rope and tries to pull up the load.

In weiterer Ausbildung des Ileuerungsgedankens kann das Schaltrelais als Peinrelais mit zwei Wicklungen ausgebildet sein, von denen die eine von Läufers tr on des liu'biiiotors und die andere über ein Differensierglied, a.B. einen Kondensator, von der zeitlichen Änderung der Läuferspannung beeinflußt wird.This can be done in further development of the idea of idleness Switching relay can be designed as a pin relay with two windings, one of which is tr on the liu'biiiotors and runner the other via a differentiator, a.B. a capacitor, influenced by the change in the rotor voltage over time will.

Nach einer anderen Weiterbildung des jieuerungsgedankens kann das Schaltrelais als Peinrelais ro.it sv/ei Wicklungen ausgebildet sein, von denen die eine vom Standerstrom des Motors und die andere über ein Differenzierglied, a.B. einen Kondensator, von der zeitlichen Änderung des Ständerstromes beeinflui3t wird.According to another further development of the idea of youth the switching relay can be used as a pin relay ro.it sv / ei windings be formed, one of which from the stand current of the Motor and the other via a differentiator, a.B. a capacitor, from the temporal change of the stator current is influenced.

Wach einer dritten 'Weiterbildung des ileuerungsgedankens kann das Schaltrelais eine von einem dem Läuferstrom oder dem Ständerstrom verhältnisgleichen Gleichstrom durchflos— sene Magnetspule enthalten, die auf einen verschiebbaren Anker einwirkt, wobei der Anker durch an sich bekannte Littel so mit der Motorwelle verbunden ist, daß eine Beschleunigung der Motorwelle eine der Yerschiebekraft der Magnetspule entgegenwirkende Yerschiebekraft auf den Anker ausübt. Awake a third further development of the thought of renewal the switching relay can flow a direct current that is proportional to the rotor current or the stator current Sene magnetic coil included, which acts on a displaceable armature, the armature by means known per se is connected to the motor shaft in such a way that an acceleration of the motor shaft results in a shifting force of the solenoid counteracting Yerschriftkraft exerts on the anchor.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Neuerung schematisch dargestellt. Es zeigen*In the drawing are three exemplary embodiments of the innovation shown schematically. Show it*

07.7289 ./.07.7289 ./.

ig, 1 eine Ausführung nach Anspruch 2, ig, 1 an embodiment according to claim 2,

Fig. 2 eine Ausführung nach Anspruch 3,Fig. 2 shows an embodiment according to claim 3,

Pig, 3 eine Ausführung nach Anspruch 4,Pig, 3 an embodiment according to claim 4,

Pig. 4 das Schaltbild zu Pig. 3·Pig. 4 the circuit diagram for Pig. 3 ·

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist an die Phasen VW des Läuferstromkreises UVV/ des als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildeten Hubmotors 1 ein Gleichrichtersystem 2 angeschlossen, das über einen Widerstand 3 und einen Kondensator 4 mit der Spule 5 eines Schaltschützes 6 verbunden ist. Über einen Stromwandler 7 ist ein G-leichrichtersystem an die Phase 1 angeschlossen, das mit der Spule 9 des Schaltschützes 6 verbunden ist. Me Zugkraft der Spule 9 ist verhältnisgleich dem Motorenmoment und die Zugkraft der Spule 5 ist verhältnisgleich dem Beschleunigungsmoment. Da die beiden Spulen 5 und 9 einander entgegenwirken, wird das Schütz 6 angezogen, wenn das Lastmoment, d.h. die Differenz aus dem Motorenmoment und dem Beschleunigungsmoment, eine einstellbare Größe erreicht.In the embodiment according to FIG. 1, the phases VW des Rotor circuit UVV / of the lifting motor 1, which is designed as a three-phase asynchronous motor, is connected to a rectifier system 2, which is connected to the coil 5 of a contactor 6 via a resistor 3 and a capacitor 4 is. A rectifier system is via a current transformer 7 connected to phase 1, which is connected to coil 9 of contactor 6. Me pulling force of the coil 9 is proportional to the motor torque and the tensile force of the coil 5 is proportional to the acceleration torque. There the two coils 5 and 9 counteract each other, the contactor 6 is attracted when the load torque, i.e. the Difference between the engine torque and the acceleration torque, reached an adjustable size.

Da bei Drehzahlen in der Bane des Synchronismus die Läufer— spannung klein ist, wird in diesem Palle die Schaltung verhältnismäßig aufwendig. Zur Erzielung von einigermaßen geglätteten Strömen ist dann eine dreiphasige Gleichrichtung nebst G-lättungskondensatoren erforderlich. Der Kondensator in dem Stromkreis der Spule 9 muß eine ausreichende Zeitkonstante besitzen und wird dadurch sehr träge.Since at speeds in the bane of synchronism the rotors— voltage is small, the circuit in this case is proportionate laborious. A three-phase rectification is then required to achieve somewhat smooth currents required together with G smoothing capacitors. The condenser in the circuit of the coil 9 must have a sufficient time constant and becomes very sluggish as a result.

Es ist daher in vielen Fällen zweckmäßiger, die Ausführung nach Pig. 2 anzuwenden. Hier ist an die Phase Z des Ständer— Stromkreises XIZ des Hubmotors 10 über einen StromwandlerIt is therefore more appropriate in many cases to use the Pig. 2 apply. Here is phase Z of the stand— Circuit XIZ of the lifting motor 10 via a current transformer

07.7289 ,/.07.7289, /.

...VAUAVAV.... VAUAVAV. ■■·■■ · ii ιι ■'.-■Ά.-~-~;/ϊ7'■ '.- ■ Ά.- ~ - ~; / ϊ7' ■WWM.■ WWM. ■TW/g!·'.- '■ TW / g! · '.-' -;..',■/;;;■/.-; .. ', ■ / ;;; ■ /.

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ein Gleichrichtersystem 12 angeschlossen, das über einen Widerstand 13 und einen Kondensator 14 mit der Spule 15' eines Schaltschützes 16 verbunden ist. Über einen Stromwandler 17 ist ein Gleichrichtersystem 18 angeschlossen, das mit der Spule 19 des Schaltschützes 16 verbunden ist. Die Zugkraft der Spule 19 ist verhältnisgleich dem Motorenmoment und die Zugkraft der Spule 15 ist verhältnisgleich dem Beschleunigungsmoment. Da die beiden Spulen 15 und 19 einander entgegenwirken, wird das Schütz 16 angezogen, , wenn das lastmoment, d.h. die Differenz aus dem Motorena rectifier system 12 connected, which via a resistor 13 and a capacitor 14 to the coil 15 ' a contactor 16 is connected. A rectifier system 18 is connected via a current transformer 17, which is connected to the coil 19 of the contactor 16. The tensile force of the coil 19 is proportionate to the motor torque and the tensile force of the coil 15 is proportionate the acceleration torque. Since the two coils 15 and 19 counteract each other, the contactor 16 is attracted, when the load torque, i.e. the difference from the motors

moment und dem Beschleunigungsmoment, eine einstellbare Größe erreicht.moment and the acceleration moment, reached an adjustable size.

Die Ausführung nach Fig. 3 ist eine elektro-mechanische Schalteinrichtung. Auf der Motorwelle 21 sitzt in einem G-ehäuse 22, das durch die Lager 23 auf der Mo-torwelle 21 drehbar gelagert ist und durch das feste Widerlager 24 am Drehen gehindert wird, ein Magnetring 25 mit einer Ringspule 26. Auf der Welle 21 sitzt ferner der Anker 27, der durch die mittels der Schraube 28 einstellbare Druckfeder 29 über die Büchse 30 gegen den Bund 31 der Motorwelle 21 gedruckt wird. Der Anker 27 ist auf der Motorwelle 21 beschränkt drehbar und längsverschiebbar, und zwar verschiebt er sich bei Drehung wegen des in der Motorwelle sitzenden Stiftes 32 und des in der laufbuchse des Ankers 27 eingefrästen schrägen, schraubenförmigen Schlitzes 33 gleichzeitig in Längsrichtung. Die Ringspule 26 ist von einem dem Läufer- oder dem Ständerstrom proportionalen Gleichstrom durchflossen und versucht denThe embodiment according to FIG. 3 is an electro-mechanical switching device. On the motor shaft 21 sits in one G-housing 22, which by the bearings 23 on the motor shaft 21 is rotatably mounted and is prevented from rotating by the fixed abutment 24, a magnetic ring 25 with a ring coil 26. The armature 27 is also seated on the shaft 21 and is actuated by the compression spring 29 which can be adjusted by means of the screw 28 is pressed via the sleeve 30 against the collar 31 of the motor shaft 21. The armature 27 is restricted to the motor shaft 21 rotatable and longitudinally displaceable, namely it moves when rotating because of the in the motor shaft seated pin 32 and milled in the bushing of the armature 27 inclined, helical Slot 33 simultaneously in the longitudinal direction. The toroidal coil 26 is of one of the rotor or stator currents proportional direct current flowed through and tried the

07.728907.7289

Anker 27 nach rechts zu ziehen, so daß sich die Polflächen von Anker 27 und Magnetring 25 gegenüberstehen.Pull armature 27 to the right so that the pole faces of armature 27 and magnetic ring 25 are opposite one another.

In dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 4 ist an die Phasen VW des Läuferstromkreises UVW des Hubmotors 1 ein Gleichrichtersystem 2 angeschlossen, von dem die Ringspule 26 gespeist wird. Dadurch wird der Schalter 34 betätigt, der die Hubbewegung abschaltet, falls der Erregerstrom stark genug ist, um die Gegenkraft der Druckfeder 29 zu überwinden. Der Zugkraft der Ringspule 26 wirkt aber auch noch eine Kraft entgegen, die von der Beschleunigung abhängt. Wenn sich die Motorwelle 21 bei Drehung im Uhrzeigersinn (auf den Kopf der Schraube 28 gesehen) dreht und beschleunigt, dann wird der Anker 27 wegen seiner Massenträgheit und wegen des Zusammenwirkens von Stift und Schlitz 33 gegen den Bund 31 gedrückt, verstärkt also die Wirkung der Druckfeder 29. Bei richtiger Bemessung der Teile wird also auch hier wieder die Größe der Last aus der Differenz zwischen Motorenmoment und Beschleunigungsmoment ermittelt und dementsprechend das Hubwerk in Betrieb gelassen oder abgeschaltet. Bei plötzlich auftretenden Hindernissen wird sich der Anker 27 weiterdrehen wollen und dadurch eine Kraft nach rechts ausüben, die die Ringspule 26 unterstützt und den Schaltvorgang auslöst noch bevor der Motor soweit abgebremst ist, daß der Momentanstrom zum Ausschalten ausreicht.In the embodiment according to Pig. 4 is on the phases VW of the rotor circuit UVW of the lifting motor 1 is a rectifier system 2 connected, from which the ring coil 26 is fed. As a result, the switch 34 is operated, the the lifting movement switches off if the excitation current is strong enough to overcome the counterforce of the compression spring 29. The tensile force of the ring coil 26 is also counteracted by a force that depends on the acceleration. When the motor shaft 21 rotates clockwise (looking at the head of the screw 28) when rotated and accelerated, then the armature 27 is because of its inertia and because of the interaction of the pin and slot 33 pressed against the collar 31, so increases the effect of the compression spring 29. With correct dimensioning of the Parts, the size of the load is determined from the difference between the engine torque and the acceleration torque and the hoist is in operation accordingly left or switched off. If obstacles suddenly appear, the armature 27 will want to continue rotating and thereby exert a force to the right, which supports the ring coil 26 and still triggers the switching process before the motor is braked so far that the instantaneous current is sufficient to switch it off.

Claims (4)

a P-A. 541589*23.8.65 G-ebrauchsmusteranmeldung M 41 O65/35b G-rn ■: Maschinenfabrik Augsburg-lürnberg AG-Nürnberg Nürnberg, 22. August 1963 Schutzansprüchea P-A. 541589 * 8/23/65 Application for a utility model M 41 O65 / 35b G-rn ■: Maschinenfabrik Augsburg-lürnberg AG-Nuremberg Nuremberg, August 22, 1963 Claims for protection 1. Elektrische Überlastungssicherung für Kranlaubwerke mit einem Drehstrom-Asynchronmotor, bei dein die Größe der Last durch die Größe der Motorströme bzw. der Motor— spannungen gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschalten des Hubmotors ein Schaltrelais (6 bzw. bzw. 34) verwendet wird, dessen Schaltkraft aus der Differenz zweier Kräfte gebildet wird, "von denen die erste verhältnisgleich dem Motorenmoment und die zweite verhältnisgleich dem Beschleunigungsrnoment ist.1. Electrical overload protection for crane gables with a three-phase asynchronous motor, in which the size of the load is determined by the size of the motor currents or the motor voltages is measured, characterized in that a switching relay (6 or or 34) is used, the switching force of which is formed from the difference between two forces, "of which the The first is proportional to the engine torque and the second is proportional to the acceleration torque. 2. Schaltrelais für eine elektrische Überlastungssicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Peinrelais mit zwei Wicklungen (5 und 9) ausgebildet ist, von denen die eine (9) vom Läuferstrom des Hub~ motors (1) und die andere (5) über ein Differenzier— glied,z.B. einen Kondensator (4), von der seitlichen Änderung der Lauferspannung beeinflußt wird.2. Switching relay for an electrical overload protection device according to claim 1, characterized in that it is as Pin relay is designed with two windings (5 and 9), one of which (9) from the rotor current of the hub ~ motors (1) and the other (5) via a differentiator, e.g. a condenser (4), from the side Change in runner tension is influenced. 3« Schaltrelais für eine elektrische Überlastungssicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Feinrelais mit zwei Wicklungen (15 und 19) ausgebildet ist, von denen die eine (19) vom Ständerstrom des Hubmotors (10) und die andere (15) über ein Differenzier-3 «switching relay for an electrical overload protection device according to claim 1, characterized in that it is as Fine relay is designed with two windings (15 and 19), one of which (19) from the stator current of the lifting motor (10) and the other (15) via a differentiating glied, z.B. einen Kondensator (14), von der zeitlichen Änderung des Ständerstromes beeinflußt wird.member, e.g. a capacitor (14), is influenced by the change in the stator current over time. 4. Schaltrelais für eine elektrische Überlastungssicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine von einem dem läuferstrom oder dem Ständerstrom Verhältnisgleichen Gleichstrom durchflossene Magnetspule (26)- enthält, die auf einem verschiebbaren Anker (27) einwirkt, wobei der Anker (27) durch an sich bekanntes Kittel so mit der Motorwelle (21) verbunden ist, daß eine Beschleunigung der IJotorwelle (21) eine der Yerschiebekraft der Magnetspule (26) entgegenwirkende Yerschiebekraft auf den Anker (27) ausübt.4. Switching relay for electrical overload protection according to claim 1, characterized in that it is one of the same proportions as the rotor current or the stator current Direct current flowing through magnetic coil (26) - which acts on a displaceable armature (27), the armature (27) being connected to the motor shaft (21) by means of known means so that an acceleration the motor shaft (21) has a pushing force counteracting the pushing force of the magnetic coil (26) the anchor (27) exercises.