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Verfahren und Einrichtung zur Steuerung des Bremsmomentes bei Aufzügen
mit Drehstromantriebsmotoren Bei Verwendung von Drehstromantriebsmotoren im Aufzugsbau
werden diese vor allem bei Aufzügen höherer Fahrgeschwindigkeit vorzugsweise polumschaltbar
ausgeführt. Um bei solchen Aufzügen die Feinfahrt zu verkürzen und damit die Fahrzeiten
möglichst klein zu halten, ist es üblich, den Bremsvorgang in Abhängigkeit der jeweiligen
Last zu steuern. Unter den bis jetzt bekannten, diesem Zweck dienenden Verfahren
sind vor allem diejenigen von Bedeutung, bei welchen bei festem Bremseinsatzpunkt
das Bremsmoment in Abhängigkeit der Last bzw. des Belastungsdrehmomentes gesteuert
wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Bremsmomentes
bei Aufzügen mit Drehstromantriebsmotoren, bei welchem zuerst eine vom Belastungsdrehmoment
abhängige Größe gemessen und hierauf das Bremsmoment in Abhängigkeit der Meßgröße
gesteuert wird, und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei Aufzügen mit polumschaltbaren Aufzugsmotoren dient die niederpolige
Statorwicklung zur Fahrt mit voller Fahrgeschwindigkeit. Für die Verzögerung des
Aufzuges wird auf die hochpolige Statorwicklung umgeschaltet, so daß eine übersynchrone
Abbremsung bis auf die Feinfahr-Drehzahl erfolgt. Um den Feinfahrweg möglichst klein
zu halten, ist es bekannt, den Bremsvorgang auf lastunabhängige konstante Verzögerung
zu steuern. Zu diesem Zweck wird der hochpoligen Statorwicklung des Antriebsmotors
ein Induktionsregler vorgeschaltet, dessen drehbarer Teil mit einem Servomotor in
Verbindung steht. Beim Einsetzen der Bremsung wird der Servomotor im Sinne stetig
zunehmender Sekundärspannung des Induktionsreglers und damit stetig zunehmenden
Bremsmomentes des Antriebsmotors eingeschaltet. Beim Erreichen einer vorbestimmten
Verzögerung wird der Servomotor durch einen Kontakt eines die Verzögerung laufend
messenden Beschleunigungsfühlgerätes ausgeschaltet. Dadurch wird eine bei jeder
Last konstante Verzögerung erreicht. Bei dieser Einrichtung muß jedoch noch mit
einem relativ großen Feinfahrweg gerechnet werden, da die Fahrgeschwindigkeit wegen
des Motorschlupfes lastabhängig ist und der Bremsweg sich bei konstanter Verzögerung
quadratisch mit der Fahrgeschwindigkeit ändert.
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Gemäß einer anderen Einrichtung wird die ein ungefähres Maß für die
Last darstellende Anlaufbeschleunigung des Antriebes gemessen und als Spannung gespeichert.
Der Antrieb besitzt einzelne Bremsmomentstufen, welche entsprechend dem gespeicherten
Wert im Sinne einer Verkleinerung des Einfahrweges bei der Bremsung eingeschaltet
werden. Auch hier muß noch mit relativ großen Einfahrwegen gerechnet werden, da
nur eine grobstufige Einstellung des Bremsmomentes möglich ist und die Lastmessung
mit Hilfe der Messung der Anlaufbeschleunigung bei Netzspannungsschwankungen und
Änderung der Reibungen während der Fahrt zu falscher Einstellung des Bremsmoments
führen kann.
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Auf einem anderen Gebiet der Technik ist ein Verfahren zur Messung
der Verluste eines Generators bekannt, bei dem die nach Abschaltendes Antriebes
während des Auslaufens auftretende Verzögerung gemessen wird, welche bei bestimmtem
Schwungmoment und bestimmter Antriebsdrehzahl ein Maß für diese Verluste darstellt.
Dieses Verfahren dient der Bestimmung des Wirkungsgrades von Generatoranlagen.
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Die Erfindung schlägt jetzt ein Verfahren, sowie eine Einrichtung
zur Steuerung des Bremsvorganges bei Drehstrom-Aufzügen vor, bei welchen mit bedeutend
kleineren Feinfahrwegen als bisher gerechnet werden kann.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn des Bremseinsatzes
der Antriebsmotor kurzzeitig ausgeschaltet wird und während dieser Zeit die auftretende
positive bzw. negative Beschleunigung, welche direkt ein Maß für das Belastungsdrehmoment
ist, gemessen und der Meßwert in Form einer Spannung gespeichert wird und beim Bremseinsatz
ein praktiscb::von Null an stetig zunehmendes
Bremsmoment zum Einsatz
gebracht wird, dessen Größe in Form einer Spannung gemessen wird, welche mit der
gespeicherten Spannung verglichen wird und die Zunahme des Bremsmomentes dann unterbrochen
wird, wenn die beiden Spannungen eine vorbestimmte Differenz erreicht haben.
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Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens benutzt ein Bremsorgan,
das mit einem Servomotor wirkungsverbunden ist und ein vom Drehwinkel des Servomotors
abhängiges Bremsmoment auf die Aufzugsmaschine ausübt, wobei zur Einleitung des
Bremsvorganges der Servomotor im Sinne zunehmenden Bremsmomentes des Bremsorgans
eingeschaltet wird. Das Bremsorgan besteht dabei zweckmäßig in bekannter Weise aus
einem mit dem Antriebsmotor gekuppelten hochpoligen Drehstrommotor, welcher über
einen Induktionsregler gespeist wird, wobei der Servomotor den beweglichen Teil
des Induktionsreglers verstellt.
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Zweckmäßigerweise besteht die Einrichtung zur Messung der Beschleunigung
aus einem mit der Antriebsmaschine gekuppelten, eine zu deren Drehzahl proportionale
Spannung abgebenden Gleichstromtachometerdynamo, einer Gleichrichterschaltung und
zwei Speichereinrichtungen in Form von Kondensatoren, wobei die als Maß für das
Belastungsdrehmoment der Antriebsmaschine während einer durch ein Zeitrelais vorgegebenen
Zeitspanne gemessene Beschleunigung als Differenz der Spannungen der beiden Kondensatoren
gespeichert wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine Schaltungsanordnung einer Aufzugsmaschine mit Drehstromantriebsmotoren,
F i g. 2 ein Schaltschema der zugehörigen Steuerung und F i g. 3 Geschwindigkeitsdiagramme
bei Fahrt leer aufwärts und leer abwärts.
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In der F i g. 1 ist mit 1 ein niederpoliger, mit 2 ein hochpoliger
Drehstromantriebsmotor bezeichnet, die auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind
und in üblicher Weise die Aufzugsmaschine antreiben. 3 ist ein Servomotor zur Steuerung
eines Induktionsreglers 4. Zur Speisung der Motoren 1, 2 und 3 ist ein Drehstromnetz
RST vorhanden. Der Anschluß der niederpoligen Antriebsmotors 1 an das Drehstromnetz
RST erfolgt über Hauptkontakte 5.1 eines dreipoligen Schaltschützes5 und Hauptkontakte
6.1 oder 7.1 eines dreipoligen Richtungsschützepaares. Der Induktionsregler 4 ist
sekundär mit dem hochpoligen Drehstrommotor 2 verbunden und wird primär über die
Hauptkontakte 8.1 eines dreipoligen Schützes 8 und die Hauptkontakte 6.1 oder 7.1
am Drehstromnetz angeschlossen. Der Netzanschluß des Servomotors 3 erfolgt über
die Hauptkontakte 9:1 oder 10.1 eines dreipoligen Richtungsschützepaares 9, 10.
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Mit der Welle der Antriebsmotoren 1, 2 ist ein Gleichstromtachodynamo
11 gekuppelt, dessen Ausgang in Berücksichtigung der beiden Drehrichtungen auf die
Umschaltkontakte eines automatischen Polwenders, z. B. in der Form eines Gleichrichters
12, geführt ist. An diesen Gleichrichter 12 sind zwei Kondensatoren 13 und 14 über
Arbeitskontakte 15.1 und 16.1 eines Zeitrelais 15 und eines Hilfsrelais 16 angeschlossen.
Mit + und - sind die Klemmen einer Gleichspannungsquelle bezeichnet, an welche Widerstände
17 und 18 und ein Transistor 19 angeschlossen sind. An der Sekundärseite des Induktionsreglers
4 ist an zwei Phasen ein Transformator 20 angeschlossen. Seine Sekundärseite ist
auf einen Gleichrichter 21 mit nachfolgendem Glättungsglied 22 geführt, welches
aus einem Widerstand 22.1 und eiern Kondensator 22.2 besteht. 23 ist ein Potentionieter,
an welchem ein Teil der Kondensator-Spannung abgegriffen werden kann. Ferner ist
ein elektronisches Vergleichsrelais 24 vorgesehen, welches zwei Eingangsklemmen
24.1 und 24.2 besitzt und mit einer Klemme 24.3 an Erde liegt. Das elektronische
Vergleichrelais 24 betätigt einen Kontakt 24.4 in der Aufzugssteuerung in dem Sinne,
daß dieser nur dann geschlossen ist, wenn an der Klemme 24.1 ein negativeres
Potential als an der Klemme 24.2 liegt.
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Im Schaltschema der F i g. 2 sind mit -E- und -die Klemmen einer Gleichspannungsquelle
zur Speisung der Apparate-Spulen bezeichnet. In parallelen Stromkreisen dieser Gleichspannungsquelle
sind die Erregerspulen der Schütze 9, 10, 5, 8 des Zeitrelais 15 und des Hilfsrelais
16 angeordnet. Das Zeitrelais 15 besitzt außer dem Arbeitskontakt 15.1 noch die
Ruhekontakte 15.2, 15.3. Das Hilfsrelais 16 weist außer dem Arbeitskontakt 16.1
noch die Arbeitskontakte 16.2, 16.3, 16.4 und Ruhekontakte 16.5, 16.6 auf. Die Richtungsschütze
9, 10 sind durch ihre Ruhekontakte 9.2, 10.2 gegenseitig verriegelt. Mit 4.1 und
4.2 sind zwei Endkontakte des Induktionsreglers 4 bezeichnet. Ferner ist im Schaltschema
der Kontakt 24.4 des elektronischen Vergleichsrelais 24 und ein Kontakt 25 der AufzÜgssteuerung
zur Betätigung des Hilfsrelais 16 eingezeichnet.
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Die oben beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Befindet sich
der Aufzug z. B. in Abwärtsfatit, so hat das Richtungsschütz 6 angezogen. Ferner'
ist der Kontakte 25 geschlossen, so daß das Hilfsrelais 16 und damit auch das Zeitrelais
15 und das Schütz 5 erregt ist. Der Induktionsregler 4 befindet sich in der Endstellung
kleinster Sekundärspannung, so daB Mir
Endkontakt 4.1 geöffnet und das Richtungsschütz
9 zwangläufig abgefallen ist. Die Schütze 8 und 10 sind ebenfalls entregt. Der niederpolige
Antriebsmotör 1 ist über die Kontakte 5.1 und 6.1 an das Drehstromnetz RST angeschlossen,
während der hochpolige Motor 2 und der Servomotor 3 mit diesem nicht verbunden sind.
Der niederpolige Motor 1 erzeugt. ein Motordrehmoment, welches entgegengesetzt gleich
dem aus Last und Reibungskräften resultierenden Belastungsdrehmoment ist. Der Tachometerdynamo
11 erzeugt eine der Drehzahl des Antriebsmotors t proportionale Gleichspannung,
welche über den Gleichrichter 12 die beiden Kondensatoren 13, 14
auf einer
geschwindigkeitsproportionalen Gleichspannung aufgeladen hält. An der Basis des
Transistors 19 liegt das am Widerstand 17 abgegriffene Potential. Dieses ist so
gewählt, daß der Transistor 19 vor der Einleitung der Bremsung einen bestimmten
Kollektorstrom führt und damit über den Klemmen 24-.3, 24.1 des elektronischen Vergleichsrelais
24 eine bestimmte Grundspannung liegt. Zwischen den Klemmen 24:2, 24.3 liegt
keine Spannung, da der Induktionsregler 4 vom Drehstromnetz RST abgetrennt ist.
An der Klemme 24.1 liegt ein negativeres Potential als an der Klemme 24.2, so daß
das elektronische Vergleichsrelais 24 seinen Kontakt 24.4 geschlossen
hält.
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In einem festgelegten Abstand vor der Zielhaltestelle wird zur Einleitung
der elektrischen Bremsung
der Kontakt 25 geöffnet. Das Hilfsrelais
16 fällt ab. Damit wird das Schütz 5 und das Zeitrelais 15 stromlos, und der Kontakt
1.6.1 trennt den Kondensator 14 vom Tachometerdynamo 11, welcher auf der
innegehabten Spannung geladen bleibt. Gleichzeitig unterbricht Kontakt 5.1 die Speisung
des niederpoligen Antriebsmotors 1, so daß dieser kein Drehmoment mehr erzeugt und
auf den Antrieb nur noch das reine Belastungsdrehmoment wirkt. Sofern dieses Belastungsdrehmoment
verschieden von Null ist, verzögert oder beschleunigt es den Antriebsmotor, je nachdem,
ob es positiv oder negativ ist. An den Kondensatoren 13, 14 entsteht nun eine Spannungsdifferenz,
welche am Transistor 19 eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Kollektorstromes
bewirkt. Nach einer vorbestimmten Zeit fällt das Zeitrelais 15 ab, wobei sein Kontakt
15.1 den Kondensator 13 nun auch vom Ausgang des Tachometerdynamos 11 abtrennt.
Der Kondensator speichert die Spannung im Abschaltzeitpunkt. Die Spannung zwischen
den Klemmen 24.3, 24.1 am elektronischen Vergleichsrelais 24 hat nun wieder
einen stationären Wert erreicht, welcher proportional dem Belastungsdrehmoment des
Antriebes ist.
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Das Abfallen des Zeitrelais 15 bewirkt ferner die Schließung der Erregerkreise
der Schütze 8 und 10.
Damit wird der Induktionsregler 4 an das Drehstromnetz
angeschlossen, womit der Bremsvorgang beginnt. Der hochpolige Drehstrommotor 2 erhält
im ersten Moment des Bremsvorganges die Minimalspannung des Induktionsreglers 4,
welche so niedrig ist, daß der Bremseinsatz in der Aufzugskabine nicht spürbar ist.
Gleichzeitig beginnt der Servomotor 3 zu drehen, so daß die Sekundärspannung des
Induktionsreglers4 und damit das vom hochpoligen Drehstrommotor 2 ausgeübte Bremsmoment
stetig zunimmt. Mit der Sekundärspannung des Induktionsreglers 4 steigt auch die
zu ihr proportionale Gleichspannung zwischen den Klemmen 24.3 und 24.2 des elektronischen
Vergleichsrelais 24. Sobald nun das Potential an der Klemme 24.2 gleich dem
an der Klemme 24.1 vorgegebenen Potential wird, öffnet das elektronische
Vergleichsrelais 24 seinen Kontakt 24.4. Damit fällt das Schütz 10 ab, so daß der
Servomotor 3 und der Induktionsregler 4 auf der eingenommenen Stellung stehenbleibt.
Nach der Bremsung erreicht der Antrieb die stationäre Drehzahl des hochpoligen Drehstrommotors
2, welche der Feinfahrgeschwindigkeit des Aufzuges entspricht. Es sind nicht gezeichnete
Mittel vorgesehen, welche nun den Servomotor 3 in der gleichen Richtung wie vorher
wieder einschalten. Der Induktionsregler 4 kommt in seine durch den Endkontakt 4.2
bestimmte Endlage mit maximaler Sekundärspannung. Dadurch wird der Schlupf des hochpoligen
Motors 2 reduziert, so daß ein genaues Anhalten des Aufzuges erreicht wird. Kurz
vor Bündigstellung des Kabinenbodens mit dem Stockwerkboden wird durch Schachtschalter
oder durch ein Kopierwerk das Abfallen des Drehrichtungsschützes und damit das Öffnen
des Kontaktes 6.1 bewirkt, so daß der Antrieb stillgesetzt wird.
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Aus F i g. 3 geht der Geschwindigkeitsverlauf in Funktion der Zeit
bei der Einfahrt einer Aufzugskabine in die Zielhaltestelle hervor. Auf der Abszisse
ist die Zeit t und auf der Ordinate die Geschwindigkeit v aufgetragen. Die Kurve
26 zeigt den Verlauf bei einer Abwärtsfahrt mit Vollast und die Kurve 27 bei einer
Aufwärtsfahrt mit Vollast. Im Zeitpunkt 28 wird der Bremsvorgang durch öffnen des
Schalters 25 eingeleitet. 29 ist die am Zeitrelais 15eingestellte Meßzeit, .in welcher
das Belästuhxgsdrehmoment des Aufzuges gemessen wird: Mit 30' @i.st der- eigerfiche
Bremseinsatzpunkt' bezeichnet, in welchem am Antrieb ein stetig zunehmendes Bitrisnivment
zu wirken begirmt. 3t bzw. 32@ gibt die Zeit an; in welcher der Induktionsregler*
41 von @ der mirt$näl#,h attf die dem jeweiligen Belastungsdrehmoment entsprechende
Sekundärspannung läuft. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, däß mit der vorliegenden
Einrichtung ein praktisch konstanter Bremsweg erreicht worden kann. Die Einstellung
erfolgt einmalig in den extremen Belastungsfällen durch die Potentiometer 17 und
23.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel.
An Stelle des polumschaltbaren Antriebsmotors könnte z. B. ohne weiteres ein mit
zwei verschiedenen Frequenzen gespeister Drehstrommotor verwendet werden.