DE1924166A1

DE1924166A1 - Control for DC stroke motors

Info

Publication number: DE1924166A1
Application number: DE19691924166
Authority: DE
Inventors: Larkinson Roger Brian; Moore Alan John
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1968-05-13
Filing date: 1969-05-12
Publication date: 1969-11-27
Also published as: JPS4826884B1; GB1192874A

Description

Steuerung für Gleichstromhubmotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für Gleichstromkranhubmotoren.Control for DC Stroke Motors The invention relates to a control device for DC crane hoist motors.

Es ist bekannt, einen Gleichstromhubmotor dadurch zu steuern, daß die Ankerspannung bei voller Felderregung geändert wird, und zwar bei einem Grenzwert des Ankerstromes bis zu einem Bereich von wenigen Prozenten der Maximaispannung des Motors, und dai3 dann zum Zwecke einer weiteren Erhöhung der Motordrehzahl die Ankerspannung auf jenen Maximalwert bei dem Grenzwert des Stromes erhöht wird, während gleichzeitig die Felderregung in umgekehrter Abhängigkeit von der Ankerspannung reduziert wird.It is known to control a DC stroke motor in that the armature voltage is changed at full field excitation, namely at a limit value of the armature current up to a range of a few percent of the maximum voltage of the engine, and then, for the purpose of further increasing the engine speed, the Armature voltage is increased to that maximum value at the limit value of the current, while at the same time the field excitation is inversely dependent on the armature voltage is reduced.

Eine derartige Anordnung ist dort nachteilig, wo tberhollasten auftreten, weil bei jedem gegebenen Wert eines Uberhollastdrehmomentes ein Grenzwert des Motorflusses besteht, unter dem die Motorsteuerung verloren geht, d.h. mit dem Ankerstrom auf dem Grenzwert.Such an arrangement is disadvantageous where heavy loads occur, because at any given value of an overtake torque there is a limit value of the motor flux under which the motor control is lost, i.e. with the armature current on the limit value.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist das Steuersystem für einen Gleichstromhubmotor eine Feldsteuerung auf, die auf ein erstes Signal anspricht, das der Ankerspannung entspricht und die Erregung der Motorfeldwicklungen in umgekehrter Abhängigkeit von der Ankerspannung steuert, wobei die Feldsteuermittel auch noch auf ein zweites Signal ansprechen,und Mittel zur Erzeugung eines dritten Signales vorgesehen sind, das der Beschlounigung des Motors entspricht,und außerdem Mittel ein viertes Signal erzeugen, das dem Ankerstrom entspricht,und auf das dritte und vierte Signal aiisprechende Mittel arbeiten, wenn die Hubvorrlchtung eine Last absenkt oder anhebt und ein Ausgangssignal liefert, das den vom Motoranker geforderten Strom anzeigt, der die Last im Gleichgewicht hält,und dieses Ausgangssignal das erwähnte zweite Signal bildet und in die Feldsteuerung eingreift, um dem ersten Signal entgegen zuwirken und zu gewährleisten, daß immer während des Absenkens der Last das Motordrehmoment genügend groß ist, um eine Lastüberholung im Motor zu verhindern.According to a feature of the invention, the control system for a DC lift motor has a field control that responds to a first signal, which corresponds to the armature voltage and the excitation of the motor field windings in reverse Controls depending on the armature voltage, the field control means also still responsive to a second signal, and means for generating one third signal are provided, which corresponds to the acceleration of the engine, and also means generate a fourth signal corresponding to the armature current, and on means the third and fourth signals are working when the lifting device lowers or raises a load and provides an output signal representative of that from the motor armature indicates the required current that will keep the load in equilibrium and this output signal forms the mentioned second signal and intervenes in the field control to the first Counteract this signal and ensure that always while the lowering of the Load the motor torque is high enough to prevent a load overhaul in the motor.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Erzeugung des dritten Signals ein Drehzahlmesser benutzt, der ein der Drehzahl des Motors proportionales Signal erzeugt,und ein Differentiator erzeugt als drittes Signal ein Beschleunigungssignal, das das Differential des Drehzahlsignals ist.According to a further feature of the invention is used to generate the third signal uses a tachometer which is proportional to the engine speed Signal generated, and a differentiator generates an acceleration signal as a third signal, which is the differential of the speed signal.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Erzeugung des vierten Signals ein in Reihe mit dem Motoranker liegender Widerstand und eine Isolationseinrichtung benutzt, deren Eingänge an Abgriffe des Widerstands geschaltet sind und deren Ausgang das vierte Signal bildet, das proportional dem Stromfluß im Ankerkreis ist.According to a further feature of the invention is used to generate the fourth signal, a resistor in series with the motor armature and an isolation device used, the inputs of which are connected to the resistance taps and their output forms the fourth signal, which is proportional to the current flow in the armature circuit.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung des Steuersystems eines Kranhubmotors nach der Erfindung.An exemplary embodiment of the invention is illustrated below with reference to FIG Drawing described. The only figure in the drawing shows a schematic representation of the control system of a crane lift motor according to the invention.

Der Hubmotor wird von einer Gleichstrommaschine gebildet, die einen Anker 10 und eine Feldwicklung 11 besitzt und aus einer Gleichstromquelle 12 gespeist wird, deren Maximalstrom begrenzt ist. Ein Widerstand 13 ist parallel zu dem Anker 10 geschaltet und eine mittlere Anzapfung 14 ist geerdet.The lifting motor is formed by a direct current machine, the one Armature 10 and a field winding 11 and fed from a direct current source 12 whose maximum current is limited. A resistor 13 is parallel to the armature 10 switched and a middle tap 14 is grounded.

n zweiter Abgriff 15 des Widerstandes 13 ist über eine Leitung 16 tn eine Feldsteuereinrichtung 17 angeschlossen, die die Felderregung umgekehrt proportional zu der an der Leitung 16 liegenden Spannung ändert, wenn der Ankerstrom des Motors seinen maximalen Wert hat. The second tap 15 of the resistor 13 is via a line 16 tn a field control device 17 is connected, the field excitation inversely proportional to the voltage applied to line 16 changes when the armature current of the motor has its maximum value.

Ein Nebenschlußwideratand 18 ist in Reihe zum Anker 10 geschaltet und zwei Leitungen 19 sind an die beiden Enden des Widerstands 18 angeschlossen und bilden den Eingang eines Stromisolators 20.A shunt resistor 18 is connected in series with armature 10 and two leads 19 are connected to both ends of the resistor 18 and form the input of a current isolator 20.

Der Ausgang des Stromisolators auf der Leitung 21 bildet einen Eingang eines Summierungsverstärkers 22. Der andere Ausgang des Stromisolators ist geerdet, so daß die Leitung 21 im Betrieb ein Signal führt, das dem Motorankerstrom proportional ist.The output of the current isolator on line 21 forms an input a summing amplifier 22. The other output of the current isolator is grounded, so that the line 21 carries a signal during operation which is proportional to the motor armature current is.

Der Motor ist mechanisch mit der Hubwalze 23 und einem Tachogenerator 24 gekuppelt. Der Ausgang des Tachogenerators wird über einen Kondensator 25 und eine Leitung 26 abgenommen und bildet einen zweiten Eingang des Summierungsverstärkers 22. Der Ausgang des Summierungsverstärkers auf der Leitung 27 bildet einen weiteren Eingang der Feldsteuervorrichtung 17.The motor is mechanical with the lifting roller 23 and a tachometer generator 24 coupled. The output of the tachometer generator is via a capacitor 25 and a line 26 is removed and forms a second input of the summing amplifier 22. The output of the summing amplifier on line 27 forms another Input of the field control device 17.

Die Hubwalze 23 wird durch den Motor angetrieben, um eine Last 28 anzuheben oder abzusenken.The lift roller 23 is driven by the motor to carry a load 28 raise or lower.

Während des Normalbetriebes des Motors, d.h. entweder beim Anheben oder Absenken, ist das Motordrehmoment proportional dem Produkt aus Ankerstrom und Motormagnetfluß. Eine Steuerung des Motors wird in zwei Stufen bewirkt: Bei geringen Lastleistungserfordernissen wird die Ankerspannung bei vollem Motorfeld gesteuert. Wenn Jedoch die Lastleistungserfordernisse derart sind, daß der Ankerstrom einen Grenzwert erreicht, der durch die Stromquelle 12 bestimmt ist, dann wird der Ankerstrom konstant auf Jenem Wert gehalten und die Ankerspannung wird weiter geändert. Das Signal auf der Leitung 16, d.h. das FeldschwEchungssignal, wtwi bewirkte daß das Motorfeld und damit der Motorfluß durch die Einrichtung 17 geändert werden und zwar umgekehrt proportional zur Ankerspannung, wenn sie in einem Bereich von einem oder zwei Prozent des Maximalwertes liegt. Je größer die Ankerspannung desto kleiner ist der Motorfluß.During normal operation of the engine, i.e. either when lifting or lowering, the motor torque is proportional to the product of armature current and Motor magnetic flux. The motor is controlled in two stages: At low levels The armature voltage is controlled when the motor field is full. However, if the load power requirements are such that the armature current is a Reached the limit value, which is determined by the current source 12, then the armature current kept constant at that value and the armature voltage is changed further. That Signal on line 16, i.e. the field weakening signal, wtwi caused that Motor field and thus the motor flux can be changed by the device 17, namely inversely proportional to the armature voltage if it is in a range of one or two percent of the maximum value. The greater the armature voltage, the smaller is the motor flux.

Schwierigkeiten treten jedoch dann auf, wenn die Last abgesenkt wird, weil dann, wenn der Ankerstrom auf seinem Grenzwert ist, ein bestimmter Wert des Motorflusses besteht, unter den ein Ausgleichen des Lastdrehmomentes nicht mehr möglich ist und die Steuerung der Last verlorengeht. Der Wert des Motorflusses, bei welchem die Steuerung der Last verloren geht, hängt von der Masse der Last ab und ändert sich mit unterschiedlichen Belastungen.Difficulties arise, however, when the load is lowered, because when the armature current is at its limit value, a certain value of the Motor flux exists, under which the load torque is no longer balanced is possible and control of the load is lost. The value of the motor flux, at which control of the load is lost depends on the mass of the load and changes with different loads.

Die Vorrichtungen 18,20,22,24 und 25 verhindern in Kombination mit der Einrichtung 17, daß dieser Flußwert beim Absenken der Last erreicht wird, wie sich aus folgender Beschreibung ergibt: Beim Absenken der Last weist der Motorankerstrom zwei Komponenten auf, von denen die erste ein positives Motordrehmoment ergibt, das ausreicht, die Massenkraft im Kransystem, Punktionsverluste usw.The devices 18, 20, 22, 24 and 25 prevent in combination with the device 17 that this flow value is reached when lowering the load, such as results from the following description: When lowering the load, the motor armature current shows has two components, the first of which gives a positive engine torque, that is sufficient, the inertia force in the crane system, puncture losses, etc.

zu Uberwinden. Die zweite Komponente ist von entgegengesetzter Polarität und erzeugt ein passives Motordrehmoment, das normalerweise ausreicht, die Last auszubalanzieren, aber dann nicht ausreicht, wenn der Motorfluß unter den oben definierten speziellen Wert fällt.to overcome. The second component is of opposite polarity and creates a passive motor torque that is normally sufficient to the load to be balanced, but not sufficient if the motor flux is below those defined above special value falls.

Das Signal auf der Leitung 26 ist proportional der Motorbeschleunigung und demgemäß proportional der oben definierten ersten Komponenter Das Signal auf der Leitung 21 ist, wie oben erwähnt, proportional dem Motorankerstrom.The signal on line 26 is proportional to the engine acceleration and accordingly proportional to the first component defined above The signal the line 21 is, as mentioned above, proportional to the motor armature current.

Der Slsmmierungaverstärker 22 empfängt die Signale, die Uber die Leitungen 21 und 26 ankommen und wenn die Hubvorrichtung ein Absenken bewirkt, dann erzeugt eine Last auf der Leitung 27 ein Ausgangssignal, das ihren Summen proportional ist. Dieses Ausgangssignal entspricht dem Ankerstrom, der vom Motor erfordert wird,um ein genügend hohes Drehmoment zu erzeugen, welches das Lastdrehmoment ausgleicht.The isolation amplifier 22 receives the signals transmitted over the lines 21 and 26 arrive and when the lifting device causes a lowering, then generated a load on line 27 has an output proportional to their sums. This output signal corresponds to the armature current that is required by the motor in order to to generate a sufficiently high torque that compensates for the load torque.

In der Felds teuerung 17 wird das Ausgangssignal des Verstärkers 22 benutzt, um das Signal auf der Leitung 16 zu versetzen und die Stufe bewirkt, daß eine niedrigere Grenze eingestellt wird, unter die der Motorfluß nicht abfallen kann. Dieser Grenzwert ändert sich gemäß der Größe des Lastdrehmomentes und ist immer um einen geringen Sicherheitsbetrag größer als der Wert, bei welchem die Laststeuerung verloren gehen würde.In the field controller 17, the output signal of the amplifier 22 used to offset the signal on line 16 and the stage causes a lower limit is set, under which the motor flow cannot fall off. This limit value changes according to the size of the load torque and is always a small security amount greater than the value at which load control would be lost.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Kranhubvorrichtung ist der maximale Betrag der Feldschwächung entsprechend der AuRrechterhaltung der Laststeuerung während des Absenkens der Last immer verfügbar, gleich wie groß das Lastdrehmoment ist.In the crane lifting device shown in the drawing is the Maximum amount of field weakening in accordance with maintaining load control Always available while the load is being lowered, regardless of the load torque is.

Falls erforderlich, kann das Signal auf der Leitung 27 auch benutzt werden, um anzuzeigen, daß die Last abgesenkt wird. Patentansprüche:If necessary, the signal on line 27 can also be used to indicate that the load is being lowered. Patent claims:

Claims

Claims: 1. Control device for a DC stroke motor, in that a field control device t17) opens responds first signal that corresponds to the armature voltage and the excitation of the field windings (11) inversely proportional to the armature voltage that controls the field controller (17) also responds to a second signal and an acceleration device (24,25) generates a third signal which corresponds to the acceleration of the motor (10,11), that a current-dependent device (1 &, 19, 20) generates a fourth signal which corresponds to the armature current, and that a control device (22) on the third and fourth signal responds and comes into action when the load (28) is lowered or is raised and provides an output signal that indicates how large the current is, which is only required by the motor armature (10) to keep the load (28) in equilibrium to hold, this output signal forming the second signal and in the field control device (17) is opposite to the first signal and ensures that continuously during the lowering of the load (28) the engine torque is sufficient to prevent the load (28) overtakes the motor (10,11).

2. Control device according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that a first signal is generated by taps (14, 15) of a potentiometer (13) that is connected in parallel to the motor armature (10).

3. Control device according to claims 1 or 2, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the current-dependent device (18,19,20) for generating of the fourth signal a resistor in series with the motor armature (10) (18) and an insulating stage (20), the inputs of which are connected to taps (19) of the resistor (18) are switched on, the output providing the fourth signal, which is proportional is the current flowing in the armature.

4. Control device according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the control device (22) has an amplifier, the output of which represents the sum of the third and fourth signals.

5. Control device according to the preceding claims, characterized in g It is not noted that the acceleration stage (24,25) is a tachometer generator (24) which generates a signal proportional to the speed of the motor (10,11) also a capacitive differentiation stage (25) connected in series with it is to generate the third signal as a signal which is the differential of the speed signal is.

L e r s e i t e