DE3347113A1

DE3347113A1 - Spinn- oder zwirnmaschine mit einzelantrieb

Info

Publication number: DE3347113A1
Application number: DE19833347113
Authority: DE
Inventors: Claus Dr.-Ing. 7142 Marbach Beyer
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE3347113C2; JPS60155729A

Description

Spinn- oder Zwirnmaschine mit Einzelantrieb
Bei einer bekannten OE-Rotorspinnmaschine der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art (DE-05 26 44 749) werden die Spinnrotoren und die Auflöser von Asynchronmotoren einzeln angetrieben.
Die Asynchronmotoren dieser beiden Spinnelemente, die mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen, werden maschinenlang oder in Gruppen jeweils über einen Frequenzumformer frequenzgeführt gespeist. Das Verhältnis der Ausgangsfrequenzen der beiden Frequenzumformer ist zueinander verstellbar,und für das An- und Abspinnen ist vorgesehen, daß das eingestellte Verhältnis der Ausgangsfrequenzen erhalten bleibt.
Ein kontrolliertes Abspinnen ist die Voraussetzung für ein erfolgreiches, automatisches Wiederanspinnen. Bei der Beschreibung dieser OE-Rotorspinnmaschine fehlt aber jede Angabe über geeignete Maßnahmen für ein kontrolliertes Abspinnen im Falle eines Netzausfalles. Ein Netzausfall muß nicht nur in einer Reihe von Entwicklungsländern, wo er verhältnismäßig oft vorkommt, sondern auch in Industrieländern einkalkuliert werden. Bei einer Spinn-oder Zwirnmaschine mit Einzel antrieb der Spinn- oder Zwirnorgane bedeutet ein Netzausfall, daß die langsamer laufenden Nebenaggregate (Auflöser, Streckwerk oder Aufwindevorrichtung) schneller zum Stillstand kommen als die Spinn- oder Zwirnorgane. Die Folge davon sind Fehler im Produkt (z.B. stark veränderte Garndrehung) oder sogar Fadenbrüche.
Bei herkömmlichen Spinn- oder Zwirnmaschinen erfolgt der Antrieb aller Elemente von einem Hauptmotor aus. Die Synchronisation zwischen den gleichartigen Spinn- oder Zwirnstellen einerseits und den jeder Arbeitsstelle zugeordneten Nebenaggregaten andererseits wird über kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen eingehalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung von Einzel- oder Gruppenmotoren als Antrieb von Spinn- oder Zwirnmaschinen für den Fall des Netzausfalls die Synchrsnisation der Funktionsaggregate jeder Arbeitsstelle sicherzustellen.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Durch die Maßnahme, den Wechselrichter des Frequenzumformers, der den Spinn- oder Zwirnorganen zugeordnet ist, für Mehrquadrantenbetrieb auszulegen, wird erreicht, daß die Asynchronmotoren, die bei Netzausfall im Auslauf als Generatoren arbeiten, elektrische Energie in den Frequenzumformer zurückspeisen können. Diese Energie kann von dem einen Antriebssystem auf das andere übertragen werden, wenn die Wechselrichter über ihren Gleichstromzwischenkreis elektrisch gekoppelt sind. Erforderlich ist weiterhin, daß das Steuerteil für den Netzausfall durch einen elektrischen Energiespeicher ausreichend gepuffert ist. Das Steuerteil ist dabei in der Lage, den Netzausfall zu erkennen und ein Abspinnprogramm durchzuführen, das vom normalen Abspinnprogramm abweicht. Durch eine relativ schnelle Frequenzabsenkung im Wechselrichter erfolgt eine generatorische Bremsung in den Asynchronmotoren 5 woraus die bereits geschilderte Energie-Rückspeisung resultiert.
Die Koppelung der GleichstromzBischenkreise kann dabei ständig oder auch nur während der Zeit des Netzausfalls erfolgen. Wenn die Koppelung ständig erfolgt, können die Gleichstromzwischenkreise mit den vorgeschalteten Gleichrichtern der vorgesehenen Frequenzumformer der verschiedenen Antriebssysteme zusammengefaßt werden.
Um zu verhindern, daß durch die Rückspeisung der Energie die maximal zulässige Zwischenkreisspannung überschritten wird, kann entsprechend Anspruch 3 vorgesehen werden, daß der Ablauf des Abspinnprogramms durch eine automatische Erfassung des Verhältnisses Zwischenkreisspannung zu Ausgangsfrequenz bestimmt wird.
Dadurch wird ausgeschlossen, daß Bauelemente im Gleichstromzwischenkreis oder im Wechselrichter durch Überspannung zu Schaden kommen. Durch diese Regelung der Frequenzabsenkung kann auch ihr Optimum bestimmt werden. Das Optimum liegt dann vor, wenn einerseits die generatorische Bremsung möglichst langsam abläuft, damit die Abweichung von den normalen Spinn- oder Zwirnbedingungen gering bleibt, andererseits aber die Energie-Rückspeisung so groß ist, daß alle Antriebe der Nebenaggregate ausreichend mit Energie versorgt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Ringspinnmaschine näher beschrieben.
Üblich ist, daß alle bewegten Teile einer Ringspinnmaschine von einem zentralen Elektromotor angetrieben werden. Über Tangentialriemen oder eine Antriebswelle und Endlosbänder werden die Spinnspindeln und über ein Getriebe die Nebenaggregate wie Streckwerksunterwalzen und Ringbank angetrieben. Durch die kraft- oder formschlüssige Verbindung der Teile ist die Synchronisation der Bewegungsabläufe nicht nur bei unterschiedlichen Drehzahlen des zentralen Elektromotors, sondern auch bei Netzausfall gewährleistet.
Aus Gründen der Energieersparnis ist als Antrieb für die Ringspinnspindeln der elektromotorische Einzelantrieb sehr aktuell.
Über einen Frequenzumformer frequenzgeführte Asynchronmotoren erlauben eine energiesparende Auswahl der Betriebsdrehzahl und Anpassung an die Zwischendrehzahl für das An- und Abspinnen der Maschine. Die Nebenaggregate werden von einem zentralen Elektromotor angetrieben, der ehenfalls über einen Frequenzumformer gespeist wird. Dadurch ist es möglich, das Verhältnis der Ausgangsfrequenzen der beiden Frequenzumformer zueinander zu verstellen, und für das An- und Abspinnen der Maschine bei reduzierter Drehzahl wird durch eine entsprechende Steuerung das eingestellte Verhältnis der Ausgangsfrequenzen eingehalten.
Ein Frequenzumformer besteht in der Regel aus einem Gleichrichter, in dem der Netzwechselstrom in einen Gleichstrom umgewandelt wird, aus einem Gleichstromzwischenkreis und aus einem Wechselrichter, in dem der Gleichstrom mit von einem Steuerteil vorgegebener Frequenz und Spannung in Wechselstrom umgewandelt wird. In Fällen, in denen das Netz mit Gleichstrom betrieben wird, kann die Eingangsstufe des Frequenzumformers, also der Gleichrichter, entfallen.
Bei Netzausfall würden die Nebenaggregate sehr schnell zum Stillstand kommen, da den langsam drehenden Streckwerksunterwalzen nahezu keine kinetische Energie innewohnt. Die Spinnspindeln dagegen, die mit 15 000 bis 20 000 1/min rotieren und eine erhebliche Masse aufweisen, würden ungebremst minutenlang auslaufen. Das Garn würde dadurch mehr und mehr gedreht werden, was seine Eigenschaften unzulässig verändert, und möglicherweise sogar reißen.
Um das zu verhindern, sind die Wechselrichter über ihren Gleichstromzwischenkreis elektrisch gekoppelt Da bei Netzausfall die nachlaufenden Asynchronmotoren der Spinnspindeln als Generatoren arbeiten, liefern sie elektrische Energie zurück in den Wechselrichter und in den Gleichstromzwischenkreis. Erforderlich ist dafür, daß dieser Wechselrichter für Mehrqusdrantenbetrieb ausgelegt ist, d.h., daß er in der Lage ist, Wechselstromenergie in Gleichstromenergie zurückzuverwandeln und daß durch eine gesteuerte Frequenzabsenkung eine generatorische Bremsung der Asynchronmotoren eintritt.
Die Steuerteile der Frequenzumformer sind bei Netzausfall durch einen elektrischen Energiespeicher ausreichend gepuffert. Wegen der geringen Energiemenge für die Steuerteile ist dies mit geringem Aufwand durch eine Akkupufferung zu realisieren.
Die Steuerteile sind in der Lage, den Netzausfall zu erkennen und sie führen dann selbsttätig das Abspinnprogramm durch. Da die kinetische Energie, die den Spinnspindeln aufgrund der unterschiedlichen Copsfüllung innewohnt, verschieden groß ist, gehört zu dem Abspinnprogramm eine Regelung der generatorischen Bremsung der Spinnspindeln in Abhängigkeit vom Verhältnis Zwischenkreisspannung zu Ausgangsfrequenz. Dadurch wird eine mögliche Überspannung im Gleichstromzwischenkreis verhindert.
Das Abspinnprogramm bei Netzausfall wird in der Praxis schneller ablaufen als der normale Maschinenauslauf mit Zwischendrehzahlen.
Durch das Rückspeisen der elektrischen Energie und ihre Überleitung in das andere Antriebssystem der Maschine ist es aber möglich, frequenzgeführt das synchrone Auslaufen aller bewegten Teile der Ringspinnmaschine sicherzustellen.

Claims

Ansprüche 1. Spinn- oder Zwirnmaschine mit Einzelantrieb der Spinn- oder Zwirnorgane durch Asynchronmotoren, die über einen Frequenzumformer gespeist werden und mit gesondert angetriebenen Nebenaggregaten, deren Antrieb gleichfalls über einen Frequenzumformer gespeist wird, wobei das Verhältnis der Ausgangsfrequenzen der stufenlos verstellbaren Wechselrichter einstellbar ist und dieses Verhältnis beim Anlaufen und Abstellen der Maschine durch ein Steuerteil eingehalten wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wechseirichter, der den Spinn- oder Zwirnorganen zugeordnet ist, für Mehrquadrantenbetrieb ausgelegt ist, daß die Wechselrichter der getrennten Antriebssysteme über ihren Gleichstromzwischenkreis elektrisch gekoppelt sind und daß das Steuerteil für den Netzausfall durch einen elektrischen Energiespeicher ausreichend gepuffert ist, den Netzausfall erkennt und ein Abspinnprogramm durchführt, das die Frequenzabsenkung im Wechselrichter schneller ablaufen läßt als es der Drehzahlabsenkung der Spinn- oder Zwirnorgane im freien Auslauf entspricht.
2. Spinn- oder Zwirnmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselrichter an einen gemeinsamen Gleichstromzwischenkreis angeschlossen sind.
3. Spinn- oder Zwirnmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abspinnprogramm in Abhängigkeit vom Verhältnis Zwischenkreisspannung zu Ausgangsfrequenz selbsttätig eingestellt wird.