Steuereinrichtung zur lastabhängigen Veränderung des Abschaltzeitpunktes von Drebstrommotoren, die Aufzüge antreiben Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung zur lastabhängigen Veränderung des Abschaltzeitpunktes von Drehstrommotoren, die Aufzüge antreiben, bei der die Belastung des Aufzuges durch Messen des Motor stromes festgestellt wird.
Bekanntlich ändern sich die Belastungen von Auf zügen von Fahrt zu Fahrt. Die Bremsmomente der me chanischen 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 Asynchron motoren angetriebenen Aufzügen wiederum .sind infolge des asynchronen Kennlinienverlaufes der Motoren von den jeweiligen Aufzugbelastungen abhängig.
Aus diesen Gegebenheiten resultiert, dass sowohl bei mit eintourigen Drehstromasynchronmotoren angetriebenen und mecha nisch abgebremsten Aufzügen als auch bei solchen, die mit polumschaltbaren Drehstromasynchronmotoren an getrieben und elektrisch abgebremst werden,
einmal die Abbremsvorgänge infolge der Belastungsabhängigkeit der stationären Fahrgeschwindigkeiten aus verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten heraus eingeleitet werden und zum anderen die Bremsverzögerungen bei vorhandenen unveränderbaren Bremsmomenten sich in Abhängigkeit von den Aufzugbelastungen ändern.
Es gilt dabei für die Bremswege:
EMI0001.0022
sH = Halteweg; vH = hohe Fahrgeschwindigkeit, aus welcher der Bremsvorgang eingeleitet wird; vu = niedere Fahrgeschwindigkeit, in welche der Bremsvorgang ein mündet (bei einbourigen Antriebsmotoren ist vx = 0); b = Wert der Verzögerung; M = Bremsmoment der (me chanischen) Bremse oder des (polumschaltbaren) Motors; W = Widerstandsmoment des Aufzuges; GD2 - zu ver zögernde translatorische und rotatorische Massen.
In den Gleichungen sind v, W und GD2 abhängig von den j zwei ligen Aufzugbelastungen.
Wie Theorie und Praxis des Aufzugbaues zeigen, tre ten bei den ausgezeichneten Fällen der Abbremsvorgänge entweder vH m,ax und bmi" (leer auf, voll ab), oder vif ",;" und b.". (leer ab, voll aus) gemeinsam auf, so dass sich die Abbremswege sehr stark mit den Aufzugsbelastungen ändern.
Bei Aufzügen mit einer Fahrgeschwindigkeit und mechanischer Bremsung ist die maximal entstehende Bremswegdifferenz gleich der doppelten Halteungenauig keit (2 HUG). Die Halteungenauigkeit ist definiert als die Abweichung in cm des tatsächlichen Haltepunktes des Aufzuges (Istwert) von der Bündigstellung (Sollwert). Es ist daher nur durch entsprechendes hartes Einstellen der mechanischen Bremse und durch Anwendung relativ gro sser Schwungmasse möglich, die Halteungenauigkeiten bei solchen Aufzügen so weit zu reduzieren, dass Fahrge schwindigkeiten bis 0,5 m/s noch sicher beherrscht wer den können. 0,7-0,8 m/s dagegen sind schon nicht mehr einwandfrei zu beherrschen.
Heute werden deshalb im Aufzugsbau vielfach polumschaltbare Motoren verwen det. Aufzüge mit solchen Motoren werden durch die ge- neratorischen Bremsmomente der hochpoligen Motor wicklungen bis auf die den kleinen Motordrehzahlen ent sprechenden Fahrgeschwindigkeiten elektrisch abge bremst, wobei die entstehenden Bremswegdifferenzen durch entsprechende Fahrstrecken in den kleinen Fahr geschwindigkeiten aufgefangen werden. (Schleichwege).
Die Halteungenauigkeiten gehen dabei im Verhältnis vx2/va2 zurück.
Werden die Aufzüge mit hohen Fahrgeschwindigkei ten (1,5 m/s und höher) polumschaltbare Motoren ver wendet, so müssen die Schleichwege entsprechend lang eingestellt werden. Die damit verbundenen Fahrzeiterhö- hungen sind so beträchtlich, dass die Aufzugförderleistun- gen bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit ein aus geprägtes Maximum besitzen und bei weiterer Steigerung der Fahrgeschwindigkeit wieder abnehmen.
Fig. 1 zeigt das Fahrgeschwindigkeits-Weg-Diagramm eines Aufzuges mit eintourigem, Fig. 2 eines solchen mit polumschaltbarem Motor. Mit A ist dabei der Abschaltpunkt im Schacht be zeichnet, 2 HUG ist die doppelte Halteungenauigkeit, v.", die maximal mögliche, vmin die minimal mögliche Fahrgeschwindigkeit,
bmaX und bmin sind die. maximalen bzw. minimalen Verzögerungen. Die geschilderten Ver- hältnisse sind aus den beiden Figuren deutlich zu erken nen.
Um die geschilderten Schwierigkeiten zu umgehen, werden schon seit geraumer Zeit Versuche unternommen, die Abschaltpunkte der Aufzüge in Abhängigkeit von den Aufzugsbelastungen so zu verändern, dass die Halte- ungznauigkeiten bei Aufzügen mit eintourigen Abtriebs motoren bzw. die Schleichwege bei Aufzügen mit pol umschaltbaren Motoren verschwinden.
Fig. 3 und 4 zeigen noch einmal die Fahrdiagramme der Fig. 1 und 2, bei welchen jedoch die Abschaltpunkte A der Vollastfahrten so verzögert wurden, dass die Halte ungenauigkeiten bzw. Schleichwege wegfallen.
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. Als belastungsabhängige Steuergrösse wurde dabei die unmittelbar vor dem Bremsvorgang vorhandene Motordrehzahl verwendet.
So wird bei einer bekannten Ausführung die Span nung eines sich entladenden Kondensators mit der Span nung eines vom Aufzugmotor angetriebenen Tachometer dynamos verglichen. Der Kondensator liegt dabei wäh rend des Fahrvorganges an einer stabilisierten Spannung, die nur wenig höher als die höchst erreichbare Spannung des Tachometerdynamos ist.
Im Augenblick, Zn dem der Aufzug am Abschaltpunkt im Schacht vorbeifährt, wird der Kondensator von seiner Spannungsquelle getrennt und entlädt sich über einen Widerstand. Sind die Span nungen von Kondensator und Tachodynamo gleich,
so wird mittel eines abfallenden Relais die Abbremsung des Aufzuges eingeleitet. Der Zeitpunkt des Bremsbegin- nes wird also entsprechend dem Entlad'evorgang eines Kondensators in Abhängigkeit von der Motordrehzahl verzögert.
Eine andere bekannte Ausführung einer belastungs- abhängigen Verzögerung des Abbremsbeginnes besitzt nachfolgend: beschriebene Steuerung. Ein vom Aufzug motor angetriebener Fliehkraftregler bewegt einen Schalt stift auf einer kreisförmigen Kurvenscheibe in zentripeta ler Richtung.
Je höher die Motordrehzahl ist, desto wei ter wird der Schaltstift vom Mittelpunkt der Kurven scheibe bzw. von seiner Ruhelage entfernt. Fährt der Auf zug an der Abschaltstelle im Schacht vorbei, so wird die Kurvenscheibe mit dem Motor über ein Getriebe gekup pelt und beginnt sich langsam zu drehen.
Die Bremsung des Aufzuges beginnt, wenn die auf der Kurvenscheibe eingravierte Abschaltkurve den Schaltstift berührt. Bei geeigneter Formgebung der Abschaltkurve ist es möglich, den Abbremsbeginn des Aufzuges im Sinne der Aufga benstellung zu verändern.
Ähnlich dem oben beschriebenen Vergleich zwischen den Spannungen eines Kondensators und eines Tacho meterdynamos vergleicht eine weitere bekannte Steue- rung die Spannung eines lastunabhängig ausraufenden Leitgenerators mit der drehzahlabhängigen, d. h.
last abhängigen, Spannung eines mit dem Aufzugmotor ge- kuppelten Tachometerdynamos, Der Antriebmotor des Leitgenerators wird abgeschaltet, wenn der Aufzug den Abschaltpunkt in Richtung Haltestelle durchführt und die Abbremsung des Aufzuges beginnt, wenn die Span nungen von Leitgenerator und Tachometerdynamo gleich sind.
Die beschriebenen Steuerungen nützen also alle den Zusammenhang zwischen Aufzugbelastung und asyn chroner Drehzahl des Aufzugmotors aus. Man benötigt deshalb für die Steuerungen rotierende Messgeräte, die neben einem relativ grossen Kostenaufwand auch noch dem Verschleiss unterworfen sind.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch ge- kennzwichnet, d'ass eine dem Motorwirkstrom proportio nale Spannung durch Eliminierung der Motorstromblind- komponente mittels eines kapazitiven Kompensations- stromkreises hergestellt und einem Kondensator zuge führt wird',
wobei die für eine Ladezustandsänderung die ses Kondensators erforderliche Zeit als Mass für die Ver schiebung des Abschaltzeitpunktes dient. Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, das Kriterium für die Abschaltzeitpunktverschiebung aus dem Zusammenhang zwischen Motorwirkstrom und Motorleistung zu ermit teln.
Da hierzu keine rotierenden Geräte benötigt werden, ist eine erfindungsgemässe Steuerung nicht nur ausseror dentlich preiswürdig, sondern sie arbeitet auch völlig ver schleiss- und wartungsfrei.
Dabei kann vorteilhaft die Entladezeit eines mit die ser Spannung aufgeladenen Kondensa'bors als Mass für die zeitliche Verschiebung des Abschaltzeitpunktes heran gezogen werden. Fährt beispielsweise der Aufzug am Ab- Schaltpunkt vorbei, so kann der Kondensator von seiner Versorgungsspannung getrennt werden, wobei er sich über einen justierbaren Parallelwiderstand entlädt.
Ist die Kondensatorspannung auf einen Mindestwert abgesun ken, so fällt z. B,. ein Relais ab, wodurch der Abbrems- vorgang eingeleitet werden kann.
Eine bevorzugte Steuereinrichtung ist dadurch ge kennzeichnet, d'ass ein von der Netzspannung beeinfluss ter nichtlinearer Widerstand zur Kompensation von Netzspannungsschwankungen vorgesehen ist.
Dieser nichtlineare Widerstand kann z. B. ein indirekt beheizter Heissleiber .sein, wodurch Steuerabweichungen infolge eventuell vorhandener Netzspannungsschwankun- gen vermieden werden können.
Die erfindungsgemässe Steuerung ist in der nachste henden Beschreibung anhand der Zeichnung in den Fig. 5 und 6 in einer Ausführungsform beispielhaft er läutert.
U, V, W; X, Y, Z sind die Anschlüsse der in Stern schaltung betriebenen (hochtourigen) Motorwicklung; RL ein niederohmiger Widerstand, an welchem ein motor- stromproportionaler Spannungsabfall entsteht; C eine Kapazität und RC ein veränderbarer niederohmiger Wi derstand, an welchem ein konden@satonstromproportiona- ler Spannungsabfall entsteht.
In Punkt P werden die Ströme IM und Io addiert (Im -f- IC = I). Die Widerstände R1, R2 und R3 dienen zur Anpassung der Steuerung an die Aufzuganlage.
HL ist ein vom Netz des Aufzugmotors beheizter Heissleiter zur Kompensation von Netaspan- nungsschwankungen; KA der Kontakt im Abschaltpunkt A, der beirr Durchfahren von Abschaltpunkt A in Rich tung Haltestelle öffnet; G eine Diode; C1 der den Ab- schaltzeitpunkt bestimmende Kondensator; TK eine Tran- sistorkippschaltung mit Schaltrelais R und TNT das Transistornetzteil.
Die Addition der Ströme Im und Ic kann bei geeig netem Abgleich an Rc so erfolgen, dass die Blindkompo nente des Motorstromes innerhalb des Betriebsbereiches zwischen Motorleerlauf und Motorvollast im Messstrom- kreis kompensiert wird, so dass der Strom I innerhalb dieses Bereiches direkt proportional der Motorleistung ist.
Aus dem in Fig. 6 dargestellten Kreisdiagramm eines Asynchronmotors lässt .sich sofort entnehmen, wie gross die kapazitnve Blindkomponente sein muss, damit die ge wünschte Kompensation erzielt wird. Durch den von Strom I an Widerstand R2 bzw. Heissleiter HL erzeugten Spannungsabfall wird über Schalter KA und Diode G der Kondensator Cl mit einer leistungsproportionalen Span nung aufgeladen.
Transistor Trl wird damit geöffnet, während Transistor Tr2 geschlossen und Transistor Tr3 geöffnet ist. Relais R ist damit angezogen. Wird Schalter KA geöffnet, so entlädt sich Kondensator C, über Wider stand R3 und dem Emitter-Basis-Kreis von Transistor Tr1. Bei genügend abgesenkter Kondensatorspannung beginnt Transistor Trl zu sperren.
Ist der Schaltpunkt der Tran sistorkippstufe erreicht, öffnet Transistor Tr2 momentan und Transistor Tr3 schliesst momentan. Relais R fällt da mit ab und leitet den Bremsvorgang belastungsabhängig verspätet ein.