DE1097105B

DE1097105B - Three-phase drive for hoists or ae. Funding facilities

Info

Publication number: DE1097105B
Application number: DES48782A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Theodor Neimke
Original assignee: Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1956-05-19
Filing date: 1956-05-19
Publication date: 1961-01-12

Description

Drehstromantrieb für Hubwerke od. ä. Fördereinrichtungen Bekanntlich fällt die Drehzahl eines widerstandsgeregelten Drehstrommotors (Schleifenringläufermotor) auf den einzelnen Stellungen des Regelwiderstandes bei Belastung stark ab. Diese Abhängigkeit der Drehzahl von der Größe der Last macht die Verwendung eines Schleifringläufermotors als Antriebsmotor bei Hubwerken oder ähnlichen Fördereinrichtungen dann unmöglich, wenn eine Feinregelung, insbesondere beim Aufheben oder Absetzen der Last, gewünscht ist. Zur Behebung dieses übelstandes hat man mit dem Schleifringläufermotor eine Bremsmaschine mechanisch gekuppelt, deren Zusammenwirken mit dem regelbaren Drehstromantriebsmotor die gewünschten flach verlaufenden Regelkurven ergeben. Bei einem bekannten Antrieb dieser Art dient als Bremsmaschine ein Gleichstromgenerator, der auf einen regelbaren Belastungswiderstand arbeitet. Die höchste Hub- und Senkgeschwindigkeit ist dabei bestimmt durch die Nenndrehzahl des Schleifringläufermotors. Es wird aber immer häufiger aus Gründen der Zeitersparnis die Forderung gestellt, nach Absetzen der Last den leeren Haken mit einer gegenüber der Nenndrehzahl des Antriebsmotors erhöhten Geschwindigkeit zu fahren. Auch für das Heben und Senken kleiner Lasten ist eine erhöhte Geschwindigkeit erwünscht.Three-phase drive for hoists or similar conveyors is known the speed of a resistance-controlled three-phase motor (loop-ring motor) falls strongly depends on the individual positions of the rheostat under load. These The use of a slip ring motor makes the speed dependent on the size of the load then impossible as a drive motor in hoists or similar conveying devices, if fine control is required, especially when lifting or setting down the load is. To remedy this inconvenience, the slip ring motor has one Braking machine mechanically coupled, its interaction with the adjustable three-phase drive motor result in the desired flat control curves. With a known drive This type of braking machine is a direct current generator, which is controlled by a Load resistance is working. The highest lifting and lowering speed is included determined by the nominal speed of the slip ring motor. But it always will more often, for reasons of time saving, the request is made to discontinue the Load the empty hook with a higher than the nominal speed of the drive motor Driving speed. There is also one for lifting and lowering small loads increased speed desired.

Als Verbesserung ist bereits eine Senkbremsschaltung für Hubwerke bekanntgeworden, bei der ein als Hauptantriebsmotor dienender Schleifringläufermotor mit einem Käfigläufermotor gekuppelt ist. Beide Motoren haben verschiedene Polzahlen, und zwar so, daß der Käfigläufermotor die höhere Nenndrehzahl aufweist. Zum Senken einerLast mit einer über dieNenndrehzahl des Schleifringläufermotors hinausgehenden Geschwindigkeit wird nach dessen Hochlaufen der Käfigläufermotor zugeschaltet und gleichzeitig in den Läuferstromkreis des Schleifringläufermotors ein so bemessener Widerstand geschaltet, daß sich eine Drehzahl ergibt, die derjenigen des Käfigläufermotors entspricht. Diese Schaltung ist aber zum Heben von Lasten mit erhöhter Geschwindigkeit nicht geeignet. Bei einem anderen bekannten Drehstromantrieb für Hub- und Fahrwerke sind ebenfalls zwei Asynchronmotoren mechanisch miteinander gekuppelt. Zur Erzielung kleiner Geschwindigkeit kann die Drehstromwicklung des einen Motors mit Gleichstrom erregt werden, so daß er als Bremsgenerator wirkt. Eine Möglichkeit, den zweiten Asynchronmotor mit einer Drehzahl zu betreiben, die über der Nenndrehzahl des ersten Asynchronmotors liegt, ist bei dieser Erfindung nicht vorgesehen.A lowering brake circuit for hoists is already an improvement became known in which a slip ring motor serving as the main drive motor is coupled to a squirrel cage motor. Both motors have different numbers of poles, in such a way that the squirrel cage motor has the higher rated speed. To lower a load with a speed exceeding the nominal speed of the slip ring motor Speed, the squirrel cage motor is switched on and after it has run up at the same time in the rotor circuit of the slip ring motor a dimensioned in this way Resistance switched that results in a speed that of that of the squirrel cage motor is equivalent to. However, this circuit is for lifting loads at increased speed not suitable. In another known three-phase drive for hoists and trolleys two asynchronous motors are also mechanically coupled to one another. To achieve The three-phase winding of a motor with direct current can run at low speed are excited so that it acts as a brake generator. One possibility, the second Asynchronous motor to operate at a speed that is above the rated speed of the first Asynchronous motor is, is not provided in this invention.

Durch die Erfindung lassen sich die eingangs dargelegten Bedingungen ohne großen technischen Aufwand und ohne Verwendung einer verwickelten und leicht zu Störungen Anlaß gebenden Schaltung erfüllen. Die Erfindung betrifft einen Drehstromantrieb für Hubwerke oder ähnliche Fördereinrichtungen mit einem Schleifringläufermotor, mit dem eine aus einem Ständer mit gleichstromerregten Polen und einer Käfigwicklung im Anker bestehende Bremsmaschine gekuppelt ist, die als zusätzliches Steuerorgan zur Erzielung einer weitgehend lastunabhängigen, feinstufigen Drehzahlsteuerung wirkt. Um den leeren Haken oder kleine Lasten mit erhöhter Geschwindigkeit fahren zu können, ist erfindungsgemäß dieBremsmaschine außer mit der Gleichstromerregerwicklung mit einer Drehstromwicklung versehen, derart, daß die Bremsmaschine wahlweise bei Drehstromanschluß als Antriebsmotor mit einer über der Nenndrehzahl des Schleifringläufermotors liegenden Drehzahl betrieben werden kann.The conditions set out at the outset can be met by the invention without much technical effort and without using an intricate and easy to meet the circuit giving rise to malfunctions. The invention relates to a three-phase drive for hoists or similar conveyor systems with a slip ring motor, with one consisting of a stator with DC-excited poles and a cage winding The existing brake machine is coupled in the anchor, which acts as an additional control element to achieve a largely load-independent, fine-level speed control works. Drive around empty hooks or small loads at increased speed According to the invention, the brake machine is able to be used except with the DC exciter winding provided with a three-phase winding, such that the braking machine is optionally available Three-phase connection as a drive motor with a speed above the nominal speed of the slip ring motor lying speed can be operated.

Es hat sich gezeigt, daß sich die Bremsmaschine trotz ihrer einfachen Ausführung, die weder einen Kollektor noch Schleifringe aufweist, so auslegen läßt, daß die Resultierenden aus den Kennlinien des Schleifringläufermotors auf verschiedenen Regelstufen und der Kennlinie der Bremsmaschine flach verlaufende Drehzahlkennlinien bilden. Darüber hinaus hat diese xiach Art einer Synchronmaschine aufgebaute Bremsmaschine durch den Umstand, daß ihr Läufer eine kurzgeschlossene Stabwicklung trägt, noch den Vorteil, daß sie lediglich durch Anordnung einer zusätzlichen Drehstromwicklung als Kurzschlußläufermotor zwecks Erhöhung der Hub- und Senkgeschwindigkeit des leeren Hakens benutzt werden kann. Außer der Abschaltung der Gleichstromerregung sind hierzu keine weiteren Vorkehrungen zu treffen. Für die Wicklung -,der- gleichstromerregten Pole kommen zweckmäßig Nuten in Betracht, in denen auch die zusätzliche Drehstromwicklung eingelegt ist. Die Ausbildung der Bremsmaschine erfolgt vorteilhaft mit einer Vielzahl von gleichstromerregten Polen, während andererseits für die zusätzliche Drehstromwicklung im Hinblick auf die gestellte Aufgabe eine kleinere Polzahl als diejenige des Schleifringläufermotors vorzusehen ist. Das Verhältnis zwischen der Polzahl des Schleifringläufermotors und der der zusätzlichen Drehstromwicklung der Bremsmaschine kann beliebig gewählt werden.It has been shown that the braking machine despite its simple Execution that has neither a collector nor slip rings can be interpreted in such a way that that the resultant from the characteristics of the slip ring motor on different Control stages and the characteristic curve of the braking machine flat speed characteristics form. In addition, this type of synchronous machine has a braking machine due to the fact that its rotor has a short-circuited rod winding the advantage that they can only be achieved by arranging an additional three-phase winding as squirrel cage motor to increase the lifting and lowering speed of the empty Hook can be used. In addition to switching off the DC excitation, this is also necessary no further precautions to be taken. For the winding -, the- DC-excited poles are expediently considered in which the additional three-phase winding is inserted. The training of the braking machine takes place advantageously with a large number of DC-excited poles, while on the other hand for the additional three-phase winding with regard to the task at hand A smaller number of poles than that of the slip ring motor is to be provided. The relationship between the number of poles of the slip ring motor and that of the additional three-phase winding the braking machine can be chosen arbitrarily.

Es ist auch möglich, einen polumschaltbaren Schleifringläufermotor zu verwenden. In diesem Fall wird die Bremsmaschine erst als Kurzschlußläüfer zugeschaltet, wenn der polumschaltbare Schleifringläufermotor seine höchste Nenndrehzahl erreicht hat.It is also possible to use a pole-changing slip ring motor to use. In this case, the brake machine is only switched on as a bypass fan, when the pole-changing slip ring motor reaches its highest rated speed Has.

Schleifringläufer und Bremsmaschine können in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengebaut sein,. so daß trotz der Vielzahl der Regelmöglichkeiten nur eine Maschine vorhanden ist. Dieser Zusammenbau kommt dem bei Hubwerken in der Regel nur beschränkt zur Verfügung stehenden Platz zugute.Slip ring rotor and brake machine can be in a common housing be assembled. so that despite the large number of control options, only one Machine is present. This assembly is usually the same as for hoists only benefit from limited space.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown.

Abb.1 zeigt ein Grundschaltbild des neuen Antriebes, Abb. 2 den Schnitt eines Ständerteiles der Bremsmaschine und Abb. 3 und 4 Diagramme des Antriebes mit einem normalen und mit einem polumschaltbaren Schleifringläufermotor.Fig.1 shows a basic circuit diagram of the new drive, Fig. 2 the section of a stand part of the braking machine and Fig. 3 and 4 diagrams of the drive with a normal and a pole-changing slip ring motor.

In Abb.1 ist der im Verhältnis 1:2-polurnschalt bare Schleifringläufermotor mit M und die mit ihm mechanisch gekuppelte Bremsmaschine mit B bezeichnet. Die Bremsmaschine hat eine Gleichstromwicklung für die feststehenden Pole, die vom Gleichrichter G gespeist wird und über den Widerstand W2 regelbar ist. Neben dieser Gleichstromwicklung ist eine Drehstromwicklwung vorhanden, die mit dem Schütz S4 verbunden ist. Der Anker der Bremsmaschine hat eine kurzgeschlossene Stabwicklung.Fig. 1 shows the slip-ring motor with a 1: 2-pole switchable ratio with M and the braking machine mechanically coupled to it with B. the Braking machine has a DC winding for the fixed poles that come from the rectifier G is fed and can be regulated via the resistor W2. Next to this DC winding there is a three-phase winding that is connected to contactor S4. Of the The armature of the braking machine has a short-circuited rod winding.

Es sei angenommen, daß die niedrige Grunddrehzahl des polumschaltbarenAntriebsmotorsM 375UpM und die hohe Grunddrehzahl 750 UpM beträgt. Die Umschaltung auf den Hub- oder Senkbetrieb besorgen die Schütze H und S. Soll z. B. der leere Haken oder eine kleine Last gehoben werden, dann werden das Schütz H und das StänderschützS1 der Wicklung für die niedrige Drehzahl und das zugehörige Läuferschütz L 1 eingeschaltet. Der Motor wird über den Widerstand W1 in Zusammenarbeit mit der über das Schütz S3 eingeschalteten Bremsmaschine auf die niedrige Grunddrehzahl hochgeregelt. In gleicher Weise wird durch Einschaltung des Ständerschützes S2 und Läuferschützes L2 bei Benutzung des gleichen Regelwiderstandes W1 der Antriebsmotors auf die hohe Grunddrehzahl beschleunigt: Während bis zu diesein Stadium die Bremsmaschine die Funktion eines zusätzlichen Regelorgans im Sinne einer weitgehend lastunabhängigen Drehzahlregelung ausübt, wird sie jetzt durch Abschaltung der Gleichstromerregung über das Schütz S3 und Einschaltung der Drehstromwicklung über das SchützS4 als Antriebsmotor benutzt mit einer Nenndrehzahl von z. B. 1500 UpM. Der leere Haken bzw. kleine Lasten können also mit einer gegenüber der niedrigen Grunddrehzahl um das Vierfache erhöhten Geschwindigkeit gehoben oder gesenkt werden. Der Antriebsmotor läuft während dieser Zeit leer mit. Der gleiche Vorgang spielt sich beim Senken eines leeren - Hakens bzw. einer kleinen Last ab. Schwere Lasten `werden nur durch den Antriebsmotor M gehoben `oder gesenkt, wobei, wie bereits erwähnt, durch die gleichstromerregte Bremsmaschine eine praktisch lastunabhängige Feinregelung erzielt wird. Es ist selbstverständlich möglich, durch den Schützen zugeordnete Wärmeauslöser und magnetische Auslöser die Schaltung der Maschinen automatisch ablaufen zulassen.It is assumed that the low basic speed of the pole-changing drive motor M is 375 rpm and the high basic speed is 750 rpm. The switchover to lifting or lowering operation is done by contactors H and S. B. the empty hook or a small load are lifted, then the contactor H and the stator contactor S1 of the winding for the low speed and the associated rotor contactor L 1 are switched on. The motor is regulated up to the low basic speed via the resistor W1 in cooperation with the braking machine switched on via the contactor S3. In the same way, when the stator contactor S2 and rotor contactor L2 are switched on and the same variable resistor W1 is used, the drive motor is accelerated to the high basic speed: While up to this stage the braking machine performs the function of an additional control element in the sense of a largely load-independent speed control, it is now by Switching off the DC excitation via the contactor S3 and switching on the three-phase winding via the contactor S4 used as a drive motor with a nominal speed of z. B. 1500 rpm. The empty hook or small loads can therefore be raised or lowered at a speed that is four times higher than the low basic speed. The drive motor runs idle during this time. The same process takes place when lowering an empty hook or a small load. Heavy loads `are only raised` or lowered by the drive motor M, whereby, as already mentioned, a practically load-independent fine control is achieved by the DC-excited braking machine. It is, of course, possible to have the heat release and magnetic release assigned to the contactor allow the machines to be switched automatically.

In Abb. 2 ist ein Ausschnitt aus dem abgewickelten Ständer der Bremsmaschine dargestellt. In den Nuten des Ständers ist die Drehstromwicklung a und die Gleichstromwicklung b untergebracht.In Fig. 2 is a section from the unwound stand of the braking machine shown. The three-phase winding a and the direct current winding are in the slots of the stator b housed.

Auf der Abszisse der Diagramme in Abb. 3 und 4 - sind die Drehmomente und auf der Ordinate die Geschwindigkeiten eingetragen. Der Motor des Diagramms nach Abb.3 wird in vier Stufen auf seine Nenndrehzahl hochgeregelt. Es sei angenommen, daß eine weitgehend lastunabhängige Feinregelung nur auf den beiden ersten Stufen gefordert wird mit dem Ziel, die Last sanft aufheben oder absetzen zu können. Dementsprechend ist die Bremsmaschine nur in diesen beiden Stufen eingeschaltet. Selbstverständlich kann die Regelung mit der Bremsmaschine auf weitere Stufen erweitert werden. Der -regelnde Einfluß der Bremsmaschine ist an dem flachen Verlauf der Kurven 1 und 2 sowohl beim Heben als auch beim Senken deutlich ersichtlich. Nachdem der Motor die Nenndrehzahl gemäß Kennlinie 4 erreicht hat, wird, wenn der leere Haken oder kleine Lasten mit erhöhter Geschwindigkeit gefahren werden sollen, die Drehstromwicklung der Bremsmaschine eingeschaltet und gleichzeitig die Gleichstromwicklung und der Schleifringläufermotor abgeschaltet. Die Bremsmaschine läuft nunmehr als Kurzschlußläufer. Das Polzahlverhältnis ist so gewählt, daß, wie die Kennlinien 5 zeigen, die Nenndrehzahl des Kurzschlußläufers das Zweifache der Nenndrehzahl des Schleifringläufermotors beträgt, d. h., der leere Haken oder kleine Lasten werden mit etwa der zweifachen Geschwindigkeit gehoben oder gesenkt.On the abscissa of the diagrams in Fig. 3 and 4 - are the torques and the velocities are entered on the ordinate. The engine of the diagram According to Fig. 3, it is increased to its nominal speed in four stages. Suppose that a largely load-independent fine control only on the first two levels The aim is to be able to pick up or set down the load gently. Accordingly the braking machine is only switched on in these two stages. Of course the control with the braking machine can be extended to further levels. Of the -controlling influence of the braking machine is on the flat course of curves 1 and 2 clearly visible both when lifting and when lowering. After the engine has reached the nominal speed according to characteristic curve 4, if the empty hook or small loads are to be driven at increased speed, the three-phase winding the braking machine switched on and at the same time the DC winding and the Slip ring motor switched off. The braking machine now runs as a squirrel cage. The number of poles ratio is chosen so that, as the characteristic curves 5 show, the rated speed of the squirrel-cage rotor is twice the rated speed of the slip-ring motor is, d. i.e., the empty hook or small loads will be about twice that Speed increased or decreased.

Abb.4 gibt das Diagramm des erfindungsgemäßen Drehstromantriebes mit einem polumschaltbaren Schleifringläufermotor wieder. Auch in diesem Fall ist Wert auf eine Feinregelung nur in den beiden ersten Stufen gelegt, deren entsprechende Kurven 1 und 2 auf der Hub- und Senkseite die bereits erwähnte flache Neigung aufweisen. Der im Verhältnis 1:2 umschaltbare Motor wird unter Zwischenschaltung einer weiteren Regelstufe (Kurve 3) auf die niedrige Grunddrehzahl (Kurve 4) beschleunigt und dann mit einer Zwischenstufe (Kurve 5) auf die hohe Grunddrehzahl (Kurve @6) beschleunigt. Es erfolgt dann wieder die Zuschaltung der Bremsmaschine als Kurzschlußläufer mit einer gegenüber der niedrigen Grunddrehzahl des Schleifringläufermotors um das Vierfache erhöhten Nenndrehzahl.Fig.4 gives the diagram of the three-phase drive according to the invention a pole-changing slip ring motor again. In this case, too, is worth placed on a fine control only in the first two stages, their corresponding Curves 1 and 2 have the already mentioned flat slope on the lifting and lowering side. The motor, which can be switched in a ratio of 1: 2, is switched on with another Control stage (curve 3) accelerated to the low basic speed (curve 4) and then accelerated with an intermediate stage (curve 5) to the high basic speed (curve @ 6). The braking machine is then switched on again as a squirrel-cage rotor one compared to the low base speed of the slip ring motor by four times increased rated speed.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Three-phase drive for hoists or similar conveying devices with a slip ring motor, with which a braking machine consisting of a stator with DC-excited poles and a cage winding in the armature is coupled, which acts as an additional control element to achieve a largely load-independent, finely variable speed control, characterized in that that the braking machine (B) is provided with a three-phase winding (d) in addition to the DC exciter winding (b), so that the braking machine can be operated as a drive motor with a three-phase connection at a speed above the nominal speed of the slip-ring motor (M).

2. Three-phase drive according to claim 1, characterized characterized in that the winding (b) for the DC-excited poles of the braking machine is housed in slots in which the additional three-phase winding (a) is inserted.

3. Three-phase drive according to claim 1 or 2, characterized by Training of the braking machine (B) with a large number of DC-excited poles and with a smaller number of poles of the additional three-phase winding (a) than that of the slip ring motor (M).

4. Three-phase drive according to claim 1 to 4, characterized in that the slip ring motor (M) and braking machine (B) are assembled in a common housing. Considered publications: German patent specifications No. 747 055, 752 096.