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Steuereinrichtung zur lastabhängigen Veränderung des Abschaltzeitpunktes von Aufzügen
Das Stammpatent Nr. 248057 betrifft eine Steuereinrichtung zur lastabhängigen Veränderung des Abschaltzeitpunktes von Aufzügen, die mit Drehstrom-Motoren angetrieben werden, bei der die Belastung des Aufzuges durch Messung des Motorstromes festgestellt wird und die sich dadurch auszeichnet, dass eine dem Motorwirkstrom proportionale Spannung durch Eliminierung der Motorstromblindkomponente mittels eines kapazitiven Kompensationskreises hergestellt und einem Kondensator zugeführt wird, wobei die für eine Ladezustandsänderung dieses Kondensators erforderliche Zeit in an sich bekannter Weise als Mass für die zeitliche Verschiebung des Abschaltzeitpunktes dient.
Bekanntlich ändern sich die Belastungen von Aufzügen von Fahrt zu Fahrt. Die Bremsmomente der mechanischen Aufzugbremsen und die generatorischen Bremsmomente von polumschaltbaren Aufzugmotoren sind dagegen im allgemeinen konstant und unveränderbar und durch Einstellung bzw. Auslegung vorgegeben. Die stationären Fahrgeschwindigkeiten von mit Asynchronmotoren angetriebenen Aufzügen wieder sind infolge des asynchronen Kennlinienverlaufes der Motoren von den jeweiligen Aufzugbelastungen abhängig.
Aus diesen Gegebenheiten resultiert, dass sowohl bei mit eintourigen Drehstromasynchronmotoren angetriebenen und mechanisch abgebremsten Aufzügen als auch bei solchen, die mit polumschaltbaren Drehstromsynchronmotoren angetrieben und elektrisch abgebremst werden, einmal die Abbremsvorgänge infolge der Belastungsabhängigkeit der stationären Fahrgeschwindigkeiten aus verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten heraus eingeleitet werden und zum andern die Bremsverzögerungen bei vorhandenen unveränderbaren Bremsmomenten sich in Abhängigkeit von den Aufzugbelastungen ändern.
Es gilt dabei für die Bremsweg :
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y2sH = Halteweg ; vH = hohe Fahrgeschwindigkeit, aus welcher der Bremsvorgang eingeleitet wird vs = niedere Fahrgeschwindigkeit, in welche der Bremsvorgang einmündet, - bei eintourigen Antriebsmotoren
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belastungen.
Wie Theorie und Praxis des Aufzugbaues'zeigen, treten bei den Grenzwerten der Abbremsvorgänge entweder vH max und b mie. (leer auf, voll ab) oder VH min und b max (leer ab, voll auf) gemeinsam auf, so dass sich die Abbremswege sehr stark mit den Aufzugbelastungen ändern. Bei Aufzügen mit einer
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Fahrgeschwindigkeit und mechanischer Bremsung ist die maximal entstehende Bremswegdifferenz gleich der doppelten Halteungenauigkeit (2 HUG).
Es ist daher nur durch entsprechendes hartes Einstellen der mechanischen Bremse und durch Anwendung relativ grosser Schwungmassen möglich, die Halteungenauigkeiten bei solchen Aufzügen so weit zu reduzieren, dass Fahrgeschwindigkeiten bis 0, 5 m/s noch
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mit solchen Motoren werden durch die generatorischen Bremsmomente der hochpoligen Motorwicklungen bis auf die den kleinen Motordrehzahlen entsprechenden Fahrgeschwindigkeiten elektrisch abgebremst, wobei die entstehenden Bremswegdifferenzen durch entsprechende Fahrstrecken in den kleinen
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Werden für Aufzüge mit hohen Fahrgeschwindigkeiten (1, 5 m/s und höher) polumschaltbare Motoren verwendet, so müssen die Schleichwege entsprechend lang eingestellt werden.
Die damit verbundenen Fahrzeiterhöhungen sind so beträchtlich, dass die Aufzugförderleistungen bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit ein ausgeprägtes Maximum besitzen und bei weiterer Steigerung der Fahrgeschwindigkeit wieder abnehmen.
Fig. l zeigt das Fahrgeschwindigkeits-Weg-Diagramm eines Aufzuges mit eintourigem, Fig. 2 eines solchen mit polumschaltbaren Motor. Mit A ist dabei der Abschaltpunkt im Schacht bezeichnet, 2 HUG ist die doppelte Halteungenauigkeit, vmax die maximal mögliche, vmin die minimal mögliche Fahrgeschwindigkeit, bmax und bmin sind die maximalen bzw. minimalen Verzögerungen. Die geschilderten Verhältnisse sind aus den beiden Figuren deutlich zu erkennen.
Um die beschriebenen Schwierigkeiten zu umgehen, werden schon seit geraumer Zeit Versuche unternommen, die Abschaltpunkte der Aufzüge in Abhängigkeit von den Aufzugbelastungen so zu verändern, dass die Halteungenauigkeiten bei Aufzügen mit eintourigen Abtriebsmotoren bzw. die Schleichwege bei Aufzügen mit polumschaltbaren Motoren verschwinden. Die Fig. 3 und 4 zeigen noch einmal die Fahrdiagramme der Fig. 1 und 2, bei welchen jedoch die Abschaltpunkte A der Vollastfahrten so verzögert werden, dass die Halteungenauigkeiten bei eintourigen Motoren wegfallen und die Schleichwege bei polumschaltbaren Motoren auf ein Minimum reduziert werden.
Nachdem die Verschiebung der Abschaltpunkte A in Abhängigkeit von der Aufzugbelastung relativ einfach zu realisieren ist, wurden in der Vergangenheit bereits eine ganze Reihe entsprechender Steuerungen entwickelt und eingesetzt.
Die Erfindung betrifft eine andere, vorteilhaftere Ausgestaltung des Stammpatentes. Erfindungsgemäss wird eine preiswertere Steuereinrichtung, bei welcher ein Kondensator auf eine dem Motorwirkstrom proportionale Spannung aufgeladen oder auf diese von einer andern definierten Spannung ausgehend umgeladen oder von der dem Motorwirkstrom proportionalen Spannung ausgehend auf eine andere, definierte Spannung umgeladen wird, dadurch erreicht, dass die Aufladezeit bzw. die Umladezeit des Kondensators als Mass für die zeitliche Verschiebung des Abschaltzeitpunktes herangezogen wird. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Ausführung besteht in ihrer besonders raschen Justierbarkeit.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein von der Netzspannung beeinflusster nichtlinearer Widerstand, beispielsweise ein indirekt beheizter Heissleiter, zur Kompensation von Netzspannungsschwankungen vorgesehen.
Die erfindungsgemässe Steuerung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen in den Fig. 5 und 6 in einer Ausführungsform beispielsweise erläutert.
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;portionaler Spannungsabfall entsteht. Im Punkt P werden die Ströme IM und Ic addiert (IM + Ic= I). Die Widerstände R, Rz und Ra dienen zur Anpassung der Steuerung an die Aufzuganlage. HL ist ein vom Netz des Aufzugmotors beheizter Heissleiter zur Kompensation von Netzspannungsschwan- kungen ; KA der Kontakt im Abschaltpunkt A, der beim Durchfahren von Abschaltpunkt A in Richtung Haltestelle öffnet; G eine Diode; C1 der den Abschaltzeitpunkt bestimmende Kondensator; TK eine Transistorkippschaltung mit Schaltrelais R und TNT der Transistornetzteil.
Die Addition der Ströme Im und IC kann bei geeignetem Abgleich am Widerstand Re so erfolgen, dass die Blindkomponente des Motorstroms innerhalb des Betriebsbereiches zwischen Motorleerlauf und Motorvollast im Messstromkreis kompensiert wird, so dass der Strom I innerhalb dieses Bereiches direkt proportional der Motorleistung ist. Aus dem in Fig. 6 dargestellten Kreisdiagramm eines
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Asynchronmotors lässt sich sofort entnehmen, wie gross die kapazitive Blindkomponente sein muss, damit die gewünschte Kompensation erzielt wird. Durch den von Strom 1 an Widerstand R bzw.
Heissleiter HL erzeugten Spannungsabfall wird über den Schalter KA und die Diode G der Kondensator Ci mit einer leistungsproportionalsen Spannung aufgeladen.Der Transistor T1 ist damit leitend, während der Transistor T2 gesperrt und der Transistor T3 leitend ist. Das Relais R ist damit angezogen. Wird der Schalter KA geöffnet, so entlädt sich der Kondensator C1 über den Widerstand R3
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fällt damit ab und leitet den Bremsvorgang belastungsabhängig verspätet ein.
An Hand des Schaltbildes in Fig. 7 soll beispielsweise eine erfindungsgemässe Steuereinrichtung zur lastabhängigen Veränderung des Abschaltzeitpunktes beschrieben werden, bei welcher die lastabhängige Veränderung des Abschaltzeitpunktes durch eine Kondensatorumladung von einer dem Motorwirkstrom proportionalen Spannung auf eine definierte andere Spannung erreicht wird. Die in Fig. 5 beispielsweise aufgezeigte Schaltung der Widerstandskombination mit nichtlinearem Widerstand zur Kompensation von Netzspannungsschwankungen besitzt dort einen Heissleiter HL, der im Ladekreis des Kondensators Ci angeordnet ist. Weiterhin wurde dort beispielsweise aufgezeigt, wie die Kompensation der Motorstromblindkomponenten im Messkreis durch eine galvanische Addition von IC und IM durchgeführt werden kann.
In dem in Fig. 7 dargestellten Schaltbeispiel besitzt die Widerstandskombination mit nichtlinearem Widerstand eine Zenerdiode als nichtlinearen Widerstand, wogegen die Kompensation der Motorstromblindkomponenten auf induktivem Wege erfolgt. Selbstverständlich sind beide Schaltungsarten nur Varianten, durch die das Prinzip der erfindungsgemässen Steuereinrichtung leidglich auf verschiedene Art interpretiert wird. Die neue Darstellungsweise wurde hauptsächlich auch deshalb gewählt, weil sich mit ihr das Prinzip der Kondensatorumladung sinnfällig darstellen lässt.
In der Schaltung nach Fig. 7 sind U, V, W ; X, Y, Z die Anschlüsse der in Sternschaltung betriebenen (hochtourigen) Motorwicklung, RL ein niederohmiger Widerstand, an welchem ein motorstromproportionaler Spannungsabfall entsteht, C eine Kapazität und Re ein veränderbarer niederohmiger Widerstand, an welchem ein kondensatorstromproportionaler Spannungsabfall entsteht. Die beiden Ströme IM und Ic werden im Transformator T induktiv addiert, wobei Re so eingestellt ist, dass sich die induktive Komponente von IM und die kapazitive Komponente von IC innerhalb des Betriebsbereiches von Motorleerlauf bis Motorvollast etwa kompensieren.
Gleichrichter Gl1 und Widerstand R 1 dienen zur Anpassung der Messspannung U an die elektronische Schaltung des Steuer- gerätes ; ein Widerstand R2 und eine Zenerdiode ZD erzeugen die Spannung U, die zur Kompensation von Netzspannungsschwankungen benötigt wird ; ein Widerstand R4 und ein Kondensator Cz bilden ein Zeitglied, welches die Verzögerungszeit für den Abschaltzeitpunkt in Abhängigkeit von der Aufzugbelastung und der Netzspannungsschwankung bestimmt. Weiterhin wird mit Ka der Kontakt bezeichnet, der beim Durchfahren des Abschaltpunktes A gemäss Fig. l - 4 in Richtung Haltestelle öffnet.
Mit einem Transistor T wird noch der Ablauf des aus R4, und Cz aufgebauten Zeitgliedes überwacht, wogegen ein Transistor T2 zur Schaltung des Relais R benötigt wird. Schliesslich sind die Dioden D1 und D noch zur einwandfreien Funktion der Schaltung erforderlich. Ist der Schalter Ka geschlossen, so liegt an der Basis von Transistor T das positive Potential der Spannung U + Ug , wobei U34 selbst je nach Netzspannung einen positiven oder negativen Wert haben kann. Transistor Tl ist damit gesperrt. Wird nun Schalter Ka geöffnet, so lädt sich die Kapazität CZ entsprechend der
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der Fall ist, wenn U45+ U34 grösser als U12 + U34, wird, wird Transistor Ti leitend.
Ist Transistor Ti gesperrt, so ist die Basis von Transistor T2 negativ gegenüber dessen Emitter, Transistor T2 ist also leitend und Relais R angezogen. Wird nun Transistor leitend, so wird die Basis von Transistor T2 positiv gegenüber dessen Emitter, d. h. Transistor Tz sperrt und Relais R fällt ab.
Die Zeit, die somit zwischen dem Öffnen von Schalter Ka und dem Abfall von Relais R vergeht, ist abhängig von der Belastung des Aufzuges und unabhängig von den im Versorgungsnetz auftretenden Netzspannungsschwankungen.