DE2951839C2

DE2951839C2 - Elektrischer Antrieb, insbesondere für Hebezeuge wie Aufzüge, Krane oder dergleichen

Info

Publication number: DE2951839C2
Application number: DE2951839A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Hager; Peter Dipl.-Ing. 8750 Aschaffenburg Michel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE2951839A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb, insbesondere für Hebezeuge wie Aufzüge, Krane oder dergleichen, bestehend aus einem Asynchronmotor mit wenigstens zwei Wicklungen, von denen eine zum Erzeugen eines Antriebs- und die andere zur Erzeugung eines Bremsmomentes vorgesehen ist, oder einen Asynchronmotor und einer getrennten Einrichtung zum Bremsen, mit Soll-Istwertgebern für die Drehzahlwerte, deren in einem Vergleich gebildete Abweichung einem Drehzahlregler vorgegeben ist dessen Ausgangssignal als Führungssignal sowohl einem in Phasenanschnittssteuerung betriebenen Stellglied für das Antriebsmoment als auch einem Stellglied für das Bremsmoment zugeführt ist wobei beim Ausgangssignal »Null« kein oder nur ein geringes Antriebsmoment eingestellt ist.

Bei Hebezeugen, z. B. bei Kranhubwerten, wird oft ein großer Teil des Weges mit Nenngeschw»adigkeit

ίο durchfahren. Bei dem — aus der DE-OS 24 55 843 bekannten — elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wird diese Wegstrecke mit einer Geschwindigkeit zurückgelegt bei der der Motor die Nenndrehzahi nicht ganz erreicht damit der Antrieb im Regelbereich bleibt Würde nämlich der Sollwert höher gelegt als die maximale Motordrehzahl, so würde beim Einsetzen der Verzögerung eine unerwünschte Regelabweichung vorliegen, die beim Obergang in den Regelbetrieb zu störenden Einschwingvorgangen führt Die aus diesem Grunde reduzierte Geschwindigkeit führt im Bereich des Treibens zu unerwünschten Schlupfverlusten im Motor. Noch ungünstiger sind die Verhältnisse im Bremsbetrieb, beispielsweise beim Hubwerk während der Abwärtsbewegung und durchziehender Last Hier entstehen bei einer Anordnung gemäß der DE-OS 24 55 843 erhebliche Verluste, weil die potentielle iinergie der Last im Läuferkreis des Motors in Wärme umgewandelt wird. Um Energie zu sparen und eine Überdimensionierung des Motors zu vermeiden, muß, solange mit der Nenngeschwindigkeit gefahren wird, die Phasenanschnittsteuerung für das Treiben des Motors unabhängig von der sich bildenden Regelabweichung voll ausgesteuert sein, damit der Motor keinen unerwünschten Schlupf erzeugt bzw. bei durchziehender Last als Generator wirken kann. Nur dadurch ist gewährleistet daß die potentielle Energie der Last ins Netz zurückgeführt wird.

Bekannt ist ferner ein Asynchronmotor mit Drehzahlregelung (DE-OS 22 39 897.X wohf» bei Umschaltung von Hand auf Regelung durch einen zusätzlichen Regler das Ausgangssignal des Drehzahlreglers derart nachgeführt wird, daß er der Phasenanschnittssteuerung nach der Umschaltung letztlich dieselbe Spannung zuführt wie zuvor das Handsteuergerät — Das Einsetzen eines Integrators nach dem Sollwertgeber ist ebenfalls im Zusammenhang mit dem vorgenannten Asynchronmotor bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektrischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des An-Spruchs 1 derart auszubilden, daß der Motor bei Regelung seiner Drehzahl stets im Regelbereich bleibt, daß die Nenndrehzahl einstellbar ist und daß beim Übergang von Vollaussteuerung in den Regelbereich Schwingungen weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die am Sollwertgeber einstellbare maximale Drehzahl etwas unterhalb der Nenndrehzahl liegt daß zur Einstellung der Nenndrehzahl durch Umschaltung des Eingangs der Phasenanschnittssteuerung von dem Reglerausgangssignal auf eine feste Führungsspannung der Motor an die volle Netzspannung gelegt ist und daß in diesem Betriebszustand das Ausgangssignal des Drehzahlreglers auf »Null« geführt ist.

Es wird somit vermieden, daß der Drehzahlregler infolge der anstehenden Soll-Istwertdifferenz an seine Stellgrenze läuft und bei Rücknahme der Vollaussteuerung zunächst das volle Drehmoment oder Bremsmoment vorgibt, was zu einem Ruck und unerwünschten

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Einschwingvorgängen führen müßte. Aus der Nullstel- über dem Ausgangssignal des Drehzahlreglers,

lung heraus kann sich der Drehzahlregler jedoch ent- Fig. 1 zeigt schematisch die Antriebswicklung 1 und

sprechend der tatsächlichen Betriebsverhältnisse richtig die Bremswicklung 2 eines elektrischen Antriebes füV

orientieren und das Moment setzt infolge der üblicher- Hebezeuge, wobei die Bremswicklung 2 auch eine ande-

weise integral wirkenden Rückführung im Drehzahlreg- 5 re Einrichtung zum dosierten Bremsen wie beispielswei-

ler weich ein. se eine Wirbelstrombremse sein kann. Aus diesem

Um schnelle Momentenänderungen auch bei plötzli- Grund sind die beiden Einheiten auch getrennt darge-

cher Sollwertänderung weiter zu verringern, ist in wei- stellt

terer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zwi- Die Wicklungen 1,2 liegen bei Vollaussteuerung über

sehen dem Sollwertgeber und dem Drehzahlvergleicher io Stellglieder bzw. Phasenanschnittsteuerung 29 und zwei

ein Integrator angeordnet ist gekoppelte Schalter 3,4 an einem Signal für maximale

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß der Spannung 30 bzw. Null 31. Die beiden Schalter 3, 4 Erfindung ist bei Verwendung des Integrators eine dienen der Umschaltung vom Regelbetrieb (Pfeil 5) zur Komparator- und Regeleinrichtung vorgesehen, deren Vollaussteuerung (Pfeil 6). Bei Regelbetrieb 5 verbinden Eingang mit dem Istwertgeber und dem Ausgang des 15 die Schalter 3, 4 die Stellglieder für die Antriebswickintegrators einerseits und deren Ausgang mit dem Ein- lung 1 und die Bremswicklung 2 mit einem Drehzahlreggang des Integrators andererseits derart verbunden ist, ler bzw. Regelverstärker 7, der nach Maßgabe der Ausdaß die Differenz zwischen Integratorausgangssignal gangsspannungen eines an seinem Eingang 8 liegenden und Istwert, während der Sollwertgeber abgetrennt ist Sollwertgebers 9 und eines mit dem Antrieb gekuppelauf Null geregelt wird. Während der Sperrphase des 20 ten Istwertgebers 10 regelt Beim Umschalten von ReDrehzahlreglers wird der Integrator vom Sollwertgeber gelbetrieb 5 auf Vollaussteuerung 6 wird der Drehzahlgetrennt Die Tachospannung des Istwertgfjbers wird regler 7, wie im einzelnen nicht dargestellt ist, auf Null mit der Integratorausgangsspannung verglichen und gelegt

über einen Nachführkreis auf den Eingang des Integra- Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ist zwischen

tors gegeben. Damit stellt sich der Ausgang des Integra- 25 dem Ausgang 11 des Sollwertgebers 9 und dem Eingang

tors automatisch auf die Tachospannung ein, d. h. die 12 des Drehzahlreglers 7 ein Integrator 13 angeordnet

Soll-Istwertdifferenz verschwindet Der Übergang zum Der Eingang 14 einer Komparator- und Regeleinrich-

geregelten Betrieb kann damit völlig ohne Einschwing- hing 15 ist mit dem Ausgang 16 des Istwertgebers 10

erscheinungen erfolgen. und dem Ausgang 17 des Integrators 13 verbunden. Der

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform unter 30 Ausgang 18 der Komparator- und Regeleinrichtung 15 Verwendung eines Integrators ist eine zwischen dem liegt auf dem Eingang 28 des Integrators 13. Die Schal-Ausgang des Drehzahlreglers und dem Eingang des In- ter 19,20,21,22,23 sind miteinander gekoppelt Bei der tegrators angeordnete Rückführung vorgesehen, die in F i g. 2 dargestellten Vollaussteuerungsposition ist die dem Integrator ein Zusatzsignal derart zuführt, daß der Verbindung der Regelanordnung zum Sollwertgeber 9 Ausgang des Drehzahlreglers auf Null geregelt wird. 35 durch den Schalter 21 geöffnet und über die Kompara-Auf diese Weise wird der Ausgang des Integrators auto- tor- und Regeleinrichtung 15 kann der Ausgang 17des matisch auf einen Wert geführt, der dem jeweiligen Integrators 13 an den vom Istwertgeber 10 kommenden Drehzahlistwert bei Vollaussteuerung entspricht Da- Wert angepaßt werden. Der Schalter 23 setzt den Ausdurch ist die Drehzahlabweichung nach Abschalten der gang 24 des Drehzahlreglers 7 auf Null. Die Wicklung 1 Vollaussteuerung zunächst Null und ändert sich nur all- 40 liegt an der vollen Betriebsspannung; die Wicklung 2 ist mählich durch Rücklauf des Integrators bzw. Drehzahl- spannungslos. Beim Umschalten auf Regelbetrieb weränderung. Das Drehmoment bzw. Bremsmoment ist al- den die Schalter 19,20,21,22,23 gemeinsam umgeschalso beim Übergang in den Regelbetrieb zunächst Null tet Dadurch wird der Sollwertgeber 9 an den Integrator und setzt infolge der sich erst bildenden Regelabwei- 13 angeschlossen, die Komparator- und Regsleinrichchung weich ein, wodurch eine schnelle Drehzahlände- 45 tung 15 abgeschaltet, der Drehzahlregler 7 freigegeben rung bzw. Sinschwingvorgänge sicher vermieden wer- und die Phasenanschnittsteuerung 29 an den Drehzahlden. regler 7 angeschlossen.

Es kann sich weiterhin als vorteilhaft erweisen, daß Bei einer dritten, in F i g. 3 dargestellten erfindungsbei geschlossenem Regelkreis in Abhängigkeit von gemäßen Ausführungsform ist an Stelle der Komparadurch größere Pausen zwischen Antriebs- und Brems- 50 tor- und Regeleinrichtung 15 eine Rückführung 25 vormomenlwirkung bedingten höheren Soll-Istwertdiffe- gesehen, die bei Voilaussteuerung den Ausgang 24 des renzen die Komparator- und Regeleinrichtung bzw. die Drehzahlreglers 7 mit dem Eingang 28 des Integrators Rückführung zugeschaltet sind. Damit wird erreicht, 13 verbindet und die durch ein Zusatzsignal am Eingang daß bei derartigen, längeren Pausen, die z. B. insbeson- des Integrators 13 den Ausgang 17 des Integrators 13 so dere durch Schützumschaltungen bedingt sein können, 55 verändert, daß dem Eingang 12 des Drehzahlreglers 7 nicht in ähnlicher Weise wie beim Wechsel der Betriebs- eine Regelabweichung vorgetäuscht wird, die den Ausarten ein Rucken auftritt. gang 24 des Drehzahlreglers 7 selbsttätig auf Null zu-

Weitere Einzelheiten der Erfindung können der nach- rückführt. Im Regelbetrieb ist die Rückführung durch

folgenden Beschreibung einiger in den Zeichnungen den Schalter 26 ur'.erbrochen, in dieser Version kann

dargestellter Ausführungsbeispiele entnommen werden. 60 der Sollwert dauernd angeschlossen bleiben.

Es zeigt In der Fig. 4 ist der Verlauf des Drehmomentes in

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsge- Form eines Diagramms dargestellt. Auf d';r Waagrech-

mäßen Anordnung ohne Integrator, ten 32 ist das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 7

Fig.2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung aufgetragen, die Linie 33 im Quadranten II stellt die

mit Integrator und Komparator-und Regeleinrichtung, 65 Spannung für Treib.n und die Kurve 34 das jeweils

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform mit Integrator dazugehörende Drehmoment dar, während die Linie 35

und einer Rückführeinrichtung und im Quadranten IV die Spannung beim Bremsen und die

Fig. 4 eine Möglichkeit des Drehmomentenverlaufs Kurve 36 das Bremsmoment aufzeigen.

In F i g. 4 ist der Verlauf des Drehmomentes bei Verwendung eines stetig arbeitenden Reglers gezeigt. Es ist dabei deutlich zu erkennen, daB ein spürbares Moment erst bei größeren Ausgangswerten des Drehzahlreglers 7 auftritt. Infolgedessen muß beim Übergang auf Regelbetrieb der Drehzahlregler erst einen größeren, praktisch unwirksamen Bereich durchfahren.

Im Rahmen der Erfindung liegen auch solche Anordnungen, bei denen Antriebs- und Bremsteil auf mehrere Maschinen aufgeteilt sind, z. B. als Antriebsmotor und Wirbelstrombremse.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Antrieb, insbesondere für Hebezeuge wie Aufzüge, Krane oder dergleichen, bestehend aus einem Asynchronmotor mit wenigstens zwei Wicklungen, von denen eine zum Erzeugen eines Antriebs- und die andere zur Erzeugung eines Bremsmomentes vorgesehen ist, oder einem Asynchronmotor und einer getrennten Einrichtung zum Bremsen, mit SoU-Istwertgebern für die Drehzahlwerte, deren in einem Vergleich gebildete Abweichung einem Drehzahlregler vorgegeben ist, dessen Ausgangssignal als Führungssignal sowohl einem in Phasenanschnittssteuerung betriebenen Stellglied für das Antriebsmoment als auch einem Stellglied für das Bremsmoment zugeführt ist wobei beim Ausgangssignal »Null« kein oder nur ein geringes Antriebsmoment eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die am Sollwertgeber (9) einstellbare maximale Drehzahl etwas unterhalb der Nenndrehzahl liegt, daß zur Einstellung der Nenndrehzahl durch Umschaltung des Eingangs der Phasenanschnittssteuerung (29) von dem Reglerausgangssignal auf eine feste Führungsspannung der Motor an die volle Netzspannung gelegt ist und daß in diesem Betriebszustand das Ausgangssignal des Drehzahlreglers (7) auf »Null« geführt ist

2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zwischen Sollwertgeber (9) und Drehzahlvenrlsicher (7) angeordneten Integrator (13).

3. Elektrischer Antrieb naeii Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine !Comparator- und Regeleinrichtung (15), deren Eingang (14) m.i dem Istwertgeber (10) und dem Ausgang (17) des Integrators (13) einerseits und deren Ausgang (18) mit dem Eingang (28) des Integrators (13) andererseits derart verbunden ist daß die Differenz zwischen Integratorausgangssignal und Istwert während der Sollwertgeber abgetrennt ist, auf Null geregelt wird.

4. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Ausgang (24) des Drehzahlreglers (7) und dem Eingang (28) des Integrators (13) angeordnete Rückführung (25), die dem Integrator (13) ein Zusatzsignal derart zuführt, daß der Ausgang (24) des Drehzahlreglers (7) auf Null geregelt wird.

5. Elektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei größeren Pausen zwischen Antriebs- und Bremsmomentwirkung der Ausgang (24) des Drehzahlreglers (7) mit den genannten Maßnahmen auf Null (31) geführt wird, ohne die Stellglieder (29) für das Treiben und Bremsen vom Drehzahlregler (7) abzutrennen.