Regelbarer Antrieb mit eintourigem oder polumschaltbarem Drehstromasynchronmotor Es ist eine Steuerung für polumschaltbare Dreh- strom-Aufzugsmotoren bekannt, bei welcher die Bremsmomente der hochpoligen Motorenwicklungen in Abhängigkeit von der Belastung der Aufzüge durch veränderbare unsymmetrische Schaltungen variierbar sind, die Variation der Ursymmetrie durch regelbare Glieder, wie z.
B. vormagnetisierte Drosseln, ab gleichbare Resonanzkreise oder Regelwiderstände, erfolgt und die Beeinflussung der Regelglieder durch die Höhe der unmittelbar vor Einleitung des-Brems- vorganges vorhandenen Fahrgeschwindigkeit oder eine zu derselben in definiertem Verhältnis stehende Grösse, z.
B. Drehzahl oder dergleichen, erfolgt. Durch diese Steuerung wird erreicht, dass die Ein- fahrwege in die Langsamlaufgeschwindigkeit durch entsprechende Variation der Bremsverzögerungen unabhängig von der Fahrkorbbelastung eingestellt werden können.
Weiterhin kann auch der Stoss beim Abbremsen des Aufzuges für den Fahrgast wesent lich angenehmer gestaltet werden, als dies bei einem normal polumschaltbaren Motor der Fall ist, da hier die normalüblichen Spitzenwerte der Verzögerungen beträchtlich reduziert werden können.
Somit nähern sich die kinetischen Eigenschaften eines Aufzuges mit dieser gesteuerten Abbremsung denjenigen eines mit Leonardantrieb ausgestatteten Aufzuges.
Die- Kosten der Herstellung sind jedoch um ein Viel faches geringer. Bei allen Vorteilen dieser bekannten Einrichtung bleibt sie allerdings immer lediglich eine Steuerungseinrichtung zur belastungsabhängigen Än derung des Motorbremsmomentes.
Bekanntlich empfindet der Aufzugsfahrgast plötz lich einsetzende Beschleunigungen oder plötzlich ein setzende Veränderungen derselben als unangenehm, so dass sogenannte schwellende Beschleunigungen, das heisst langsam ansteigende und abklingende Be schleunigungen, anzustreben sind.
Mit Leonardantrie- ben ausgerüstete Aufzugsanlagen besitzen bereits diese schwellenden Beschleunigungen und Verzöge rungen, weil die Magnetfelder der Generatoren bei jeder Fahrt nach Massgabe der Zeitkonstanten der Regelkreise und der Erregerwicklungen auf- und ab gebaut werden.
Von den Reglern werden dabei un mittelbar die Fahrgeschwindigkeiten beeinflusst, wäh rend die Beschleunigungen und deren Änderungen nur mittelbar geregelt werden. Durch die relativ gro- ssen Zeitkonstanten der Erregerwicklungen in den Generatoren werden die A.usregelzeiten der Regel kreise relativ gross.
Sowohl die mittelbare Regelung der Beschleunigung als auch die grossen Regelzeit- konstanten machen die Regeleinrichtungen für Leo- nardanlagen aufwendig und kompliziert.
Die geschilderten Nachteile sind durch die Erfin- dung behoben, indem bei einem regelbaren Antrieb mit eintourigem oder polumschaltbarem Drehstrom- @asynchronmotor, insbesondere für Aufzüge, Kräne, Pressen, Lüfter, Kompressoren oder Zentrifugen,
bei welchem durch eine Regelvorrichtung zur Verände- rung der motorischen und generatorischen Momente des Antriebsmotors eine Variation der Ursymmetrie der Motorspeisespannung durchgeführt wird, und erfindungsgemäss die Ursymmetrie der Motorspeise- spannung in Abhängigkeit von der Beschleunigung bzw.
Verzögerung dies Antriebs variiert wird, so dass die Beschleunigung bzw. Verzögerung von der je weiligen Aufzugsbelastung unabhängig ist. Dadurch können die physiologischen Wünsche des Fahrgastes berücksichtigt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird für die Regeleinrichtung als Istwert- geber vorteilhaft ein Messgerät verwendet, welches eine beschleunigungsproportionale Grösse, z.
B. eine Spannung, erzeugt, so dass die Einrichtung in bezug auf die Beschleunigung eine Regelstrecke erster Ord nung (Steilregler) und in bezug auf die Beschleuni gungsänderung eine Regelstrecke zweiter Ordnung (Potentialregler) ist. Durch einen Antrieb gemäss der Erfindung ist auch der Vorteil vermittelt, dass dank der vernachlässigbaren Zeitkonstanten der Motor wicklungen die Regelung praktisch trägheitslos er folgt.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Antriebes sieht vor, dass zu Be ginn des Abbremsvorganges durch ein Steuerglied; eine derartige Störgrössenaufschaltung durchgeführt wird, dass die Verzögerungswerte in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit, aus der her aus der Bremsvorgang eingeleitet wird, verändert werden,
so dass die Abbremswege bei der elektri schen Abbremsung bei jeder Belastung konstant sind.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Er findung wird der Motor mit unsymmetrischen Wick lungen ausgerüstet, so dass er bei vollständig aus gesteuerten Regelgliedern trotz des Restspannungs abfalles an letzteren Kreisdrehfelder besitzt.
Wie nachstehend näher gezeigt wird, verringern sich also die Regelprobleme bei der erfindungsgemä ssen Einrichtung durch die vorteilhafte Zuordnung von Regelgrösse und Steilgrösse und durch die ver- nachlässigbaren Regelzeitkonstanten gegenüber denen bei Leonardanlagen wesentlich.
Bei einem beispielsweisen polumschaltbaren Drehstrommotor werden die den beiden Motordreh zahlen zugeordneten Fahrgeschwindigkeiten eindeu tig durch die Polzahlen des Motors festgelegt. Das gesamte Fahrdiagramm des Aufzuges ist also gewis sermassen zwischen den beiden Synchrondrehzahlen des Motors aufgehängt.
Eine Regeleinrichtung hat so mit bei der Kombination mit einem polumschaltbaren Drehstrom-Aufzugsmotor die Aufgabe, die Motor momente während der nicht stationären Fahrvor gänge an die jeweilige Fahrkorbbelastung und an die physiologischen Wünsche des Fahrgastes anzupassen.
Da GDW <I>= c X b</I>ist, wird für die Beschleuni gungsregelung eine Regelstrecke erster Ordnung (Steilregler) und für die Beschleunigungsänderungs- regelung eine Regelstrecke zweiter Ordnung (Poten tialregler) benötigt.
Beim Leonardantrieb hingegen liegen die Fahr geschwindigkeiten von vornherein fest. Es ist viel mehr Aufgabe der Regeleinrichtung, den Aufzug auf der gewünschten Fahrgeschwindigkeit zu halten. Hieraus folgt aber notwendig, dass bereits für die Fahrgeschwindigkeit eine Regelstrecke erster Ord nung erforderlich ist. Die Regelung der Beschleuni gung bedingt damit eine Regelstrecke zweiter Ord nung und die Regelung der Beschleunigungsänderung eine solche dritter Ordnung (Potentialintegralregler).
Die Regeleinrichtung für einen polumschaltbaren Drehstrom Aufzugsmotor gemäss der Erfindung be- nötigt also eine um eine Ordnungszahl niedrigere Regelstrecke als eine Regeleinrichtung für einen Leonardantrieb. Wenn man noch die unterschied lichen Zeitkonstanten der Regelkreise in Rechnung stellt, so wird ohne weiteres verständlich, dass die Regler für Drehstrommotoren einfacher und billiger sein müssen als solche für Leonardantriebe, so dass neben der beträchtlichen Kostenersparnis für die Antriebsmotoren auch noch sichere und billigere Regler verwendet werden können.
Der erfindungsgemässe Antrieb kann in Anlagen Verwendung finden, wo schweranlaufende Aggregate eingesetzt werden, also z. B. im Zentrifugenbau, Pressenbau, Kranbau, Lüfterbau, Kompressorenbau usw. Der Antrieb nach der Erfindung kann aber bei spielsweise auch dort mit Erfolg eingesetzt werden, wo, bei unterschiedlichen Losbrechmomenten sanfte und ruckfreie Anläufe gefordert werden.
Das An wendungsgebiet des erfindungsgemässen Antriebes ist also .praktisch unbegrenzt.
Die Anwendungsmöglichkeit des Abtriebes nach ,der Erfindung erstreckt sich sowohl auf eintourige Motoren, bei denen nur der Hochlauf geregelt wird, als auch auf polumschaltbare Motoren, bei denen so wohl der Hochlauf als auch das Abbremsen geregelt werden.
Es ist somit durch die Erfindung dem Bedarf nach solchen Regelantrieben überall dort Rechnung getragen, wo die Drehmomente von Asynchronmoto- ren in Abhängigkeit von der Hochlaufbeschleunigung oder Bremsverzögerung geregelt werden sollen.
Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschrei bung anhand der Zeichnung in einer Ausführungs- form beispielhaft an einem Aufzugsantrieb erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine graphische Darstellung der Dreh- moment-Drehzahlkennlinien eines polumschaltbaren Aufzugsmotors. Auf der Abszisse ist die hochtourige Drehzahl n/n,AT, auf der Ordinate das Drehmoment MIM" des Motors aufgetragen.
Mit MUa'ra ist das hochtourige, mit MnzVTa das niedertourige motorische Moment und mit MUNTa, das niedertourige generato- rische Moment des Motors bei symmetrischer drei- phasiger Speisung bezeichnet, während der Index b die jeweiligen Momente bei Speisung zweier Phasen kennzeichnet;
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild des Aufzugs- antriebes und Fig. 3 schematisch die graphische Darstellung des Hochlaufvorganges eines Aufzuges.
Durch die Regeleinrichtung für polumschaltbare Drehstrom-Aufzugsmotoren kann jedes Drehmoment innerhalb der schraffierten Fläche der in Fig. 1 wie dergegebenen Drehmoment Drehzahlkennlinien eines polumschaltbaren Drehstrom-Aufzugsmotors reali siert werden. Dabei ist die Beschleunigung selbst Regelgrösse.
In Fig. 2 sind ein Aufzugsmotor DASM, Lang sam-, Schnell- und Wendeschütze der Aufzugssteue rung mit LS, <I>SS, WS,</I> Hilfskontakte der genannten Schütze mit SSK und LSK, ein in Selbstsättigungs- schaltung geschalteter Transduktor mit Wechsel stromausgang mit Tr, Steuerwicklungen des Trans- duktors mit Stl, St2, St3 und St4,
ein Zeitglied, z. B. R-C-Glied, mit<I>T,</I> ein Tachodynamo mit TD, ein Steuerglied zur Störgrössenaufschaltung, welches die Belastungsabhängigkeit der stationären Fahrgeschwin digkeit berücksichtigt mit K und ein Beschleuni- gungsmessgerät, welches eine beschleunigungspropor tionale Spannung abgibt, mit B bezeichnet, Steht der Aufzug, so ist der Transduktor Tr durch einen Strom in der Vorstromwicklung Stl ge sperrt.
Der Motor wird deshalb beim Einschalten des Schützes S über zwei Phasen gespeist und gibt demgemäss kein Drehmoment ab. Im gleichen Augen blick erhält aber das Zeitglied T über die Hilfskon- takte SSK Spannung und steuert den Transduktor Tr über die Steuerwicklung St-, entsprechend den Fahr bedingungen langsam durch.
Der Motor baut damit langsam ein Drehmoment auf, und der Aufzug wird in dem Augenblick, in dem das Motormoment grö sser als das Losbrechmoment der Anlage ist, schwel lend beschleunigt. In St3 wird nun durch die Span nung des Beschleunigungsmessgerätes eine beschleuni- gungsproportionale Gegendurchflutung erzeugt, die der Durchsteuerung des Transduktors durch Zeit glied<I>T</I> und Steuerwicklung St2 entgegenwirkt.
Ist b = brenn erreicht, halten sich öffnungsdurchflutun- gen in St2 und Gegendurchflutung in St3 die Waage. Eine weitere Durchsteuerung des Transduktors Tr wird damit unterbunden, bis das Motormoment ab nimmt und die Beschleunigung zurückgeht.
Nun wird die Gegendurchflutung in St3 nach Massgabe der Beschleunigungsabnahme reduziert und der Trans- duktor weiter durchgesteuert. Ist die Nennfahr- geschwindigkeit erreicht, so ist die Beschleunigung und damit auch die Gegendurchflutung Null.
Der Transduktor Tr ist jetzt völlig ausgesteuert. Fig. 3 zeigt schematisch den Verlauf von Motormoment M, Gegenmoment<I>W,</I> Beschleunigung <I>b,</I> Steuerstrom Ist2 und Ist3 für einen Hochlaufvorgang eines Aufzuges.
In dem Augenblick, in dem das Steuerkommando zum Abbremsen des Aufzuges erteilt wird, wird das Zeitglied T augenblicklich auf Null zurückgestellt und der Transduktor Tr gesperrt. Bei Brems beginn ist somit zunächst das in Fig. 1 durch Kurve MGNTb dargestellte minimale .generatorische Bremsmoment vorhanden, das einen weichen und doch sicheren Bremsbeginn gewährleistet.
Gleichzeitig mit dem Bremsbeginn wird das Zeitglied T über die Hilfskon- takte LSK an Spannung gelegt, so dass der Trans- duktor Tr <I>-</I> genau wie beim Hochlauf des Auf zuges - wieder langsam durchgesteuert wird, und zwar bis - b = - bN,an ist.
Eine weitere Durchsteuerung von Transduktor Tr findet nicht statt, bis die Verzögerung abzuneh men beginnt. Bei - b = 0 und Ist3 = 0 ist dann der Transduktor Tr wieder voll ausgesteuert.
Das Steuerglied K erfasst die jeweilige Belastung durch Messung der Geschwindigkeitsdifferenz zwi- sehen der Leerfahrgeschwindigkeit und der jeweils vorhandenenGeschwindigkeifundführ tüberd eSteuer- wicklung St4 eine Störgrössenaufschaltung in Abhän- gigkeit von der Belastung durch,
und zwar solange der Kontakt LSK geschlossen ist, das heisst solange der Bremsvorgang andauert.
Infolge der Lastabhängigkeit der hochtourigen Motordrehzahl wird der Abbremsvorgang in Abhän gigkeit von der Belastung, wie bekannt ist, aus ver schiedenen Fahrgeschwindigkeiten eingeleitet. Da die Abbremswege aber immer gleich gross sein sollen, müssen demgemäss die Verzögerungswerte in<B>Ab-</B> hängigkeit von der Belastung verändert werden.
Ge mäss Fig. 2 kann dies wie beschrieben in Abhängig- keit von der jeweils vor dem Bremsvorgang vorhan- denen Motordrehzahl erfolgen. Natürlich kann zur Erfahrung der Belastung auch jede andere von der Aufzugbelastung abhängige Grösse, so z. B. der Motorstrom, herangezogen werden.
Selbstverständ lich können auch an Stelle des Transduktors Tr an dere steuerbare Glieder verwendet werden. Nachdem sämtliche steuerbaren Glieder :
auch bei voller Aus- steuerung noch einen gewissen Restspannungsabfall besitzen, erhält ein nach Fig.2 gespeister Motor auch bei ausgesteuertem Regelglied keine vollkom men symmetrische Spannung. Da der Motor aber bei ausgesteuertem Regelglied ein reines Kreisdreh feldbesitzen soll,
muss seine Wicklung entsprechend dem Restspannungsabfall unsymmetrisch ausgelegt werden.