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Verschleißfreie Bremsanordnung für die umlaufenden Mauen eines Motordrückers
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer verschleißfreien Bremsanordnung für
die umlaufenden Massen eines Motordrückers mit einem gekuppelten elektrischen Brsmsgenerato@r,
der im nichtgebremsten Zustand einer Gegenspannung entgegengeschaltet ist und leer
läuft und zum Bremsen über mindestens ein angesteuertes elektrisches Ventil auf
einen Belastungskreis arbeitet. Motordrücker bestehen gewöhnlich aus einem Drehstrommotar,
der mit seiner Motorwelle eine Fliehkraftanordnung antreibt, die bei ausreichender
Drehzahl ein federbelastetes Gestänge verschiebt. Dieses Schubgestänge kann beispielsweise
auf Kupplungen oder mechanische Bremsen einwirken, wie sie vielfach in Hebezeugen
verwendet werden. Bei diesen Hebezeugen maß bei Abschaltung oder Ausfall der Spannung
des Antriebsmotors sofort die mechanische Bremse einfallen. Dies wird dadurch erreicht,
daß der Motor des Motordrückers, der als Bremslüfter arbeitet, von der gleichen
Stromquelle wie der Antriebsmotor des Hebezeuges gespeist wird. Das Schubgestänge
und die Fliehkraftanordnung werden von einer Feder in ihre Ruhelage zurückgebracht,
wobei die Hebezeugbremse durch diese Feder betätigt wird. Dies ist vorwiegend für
den Hubantrieb des Hebezeuges wichtig, um ein Durchsacken der Last zu vermeiden.
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Um beim Abschalten oder bei Ausfall der Spannung ein schnelles Ansprechen
der Bremse zu gewährleisten, wird der Motordrücker durch eine eigene Bremse in seiner
Drehzahl vermindert. Das Abbremsen des Motordrückers geschah bisher durch eine mechanische
Reibungsbremse, die im Motordrückergehäuse untergebracht war. Diese Reibungbremse
ist aber ein Verschleißteil und maß gewartet werden. Die Erfindung schafft hier
eine wesentliche Verbesserung der Betriebsbedingungen. Durch die Anordnung eines
sehr einfachen Belastungskreises mit angesteuerten elektrischen Ventilen wird die
bei mechanischen Bremsen vorhandene Abnutzung völlig vermieden und eine betriebssichere,
wartungsfreie Arbeitsweise erzielt.
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Die Erfindung geht davon aus, daß ein mit den abzubremsenden Massen
des Motordrückers mitumlaufender Generator so lange kein Bremsmoment ausübt, solange
ein Stromfluß des Generators über den Belastungswiderstand unterbunden wird. Sie
besteht darin, daß als Belastung ein ohmscher Widerstand im dauernd geschlossenen
Belastungskreis vorgesehen ist, an dem im nichtgebremsten Zustand über mindestens
ein elektrisches Ventil als Gegenspannung eine von der Speisespannung des die Massen
antreibenden Motors abgeleitete Spannung liegt, und daß im gesamten Belastungskreis
außer dem Belastungswiderstand nur nicht steuerbare Schaltungselemente angeordnet
sind.
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Es ist bereits eine Schaltung zum Bremsen von Gleichstrommotoren durch
Verstärken des Erregerfeldes mit selbsttätiger Feldschwächung bei überwiegen der
Ankerspannung über eine Vergleichsspannung bekannt, bei der die Ankerspannung über
eine aus einem Widerstand und einer Sperrzelle bestehende Reihenschaltung gegen
eine vorzugsweise von einem ersten Potentiometer abgegriffene Vergleichsspannung
und der Spannungsabfall am Widerstand über die Feldwicklung des Gleichstromimotors
gegen die an einem weiteren Potentiometer eingestellte Erregerspannung geschaltet
ist. Die Sperrzelle sperrt hierbei gegen die Vergleichsspannung. Diese Schaltung
ist jedoch - abgesehen von ihrer ausschließlich beschriebenen Verwendbarkeit zur
Feldänderung von Gleichstrommotoren - erheblich aufwendiger als die erfindungsgemäße
Bremsanordnung und somit für dem Zusamraanbau mit einem Motordrücker ungeeignet.
Weiterhin ist die bekannte Schaltung zum Bremsen von Gleichstrommotoren in deren
Erregerkreis anzuordnen und zur Einschaltung in den Belastungskreis (Ankerstromkreis),
der die gesamte kinetische Energie der umlaufenden Massen in Wärme umsetzt, nicht
brauchbar.
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Ebenfalls bekannt ist eine Senkbremsschaltung bei mit Drehstrom betriebenen
Aufzugsanlagen. Bei dieser Schaltung maß; um überhaupt eine Bremswirkung zu erzielen,
der Antriebsmotor beim Senken vom Drehstromnetz abgeschaltet und mit einem besonderen
Gleichstromgenerator in Reihe geschaltet werden. Durch die hierfür erforderlichen
Schaltmittel
wird die Störanfälligkeit erhöht und die Betriebssicherheit
herabgesetzt.
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Die neue verschleißfreie Bremsanordnung, die die Nachteile der bekannten
Einrichtungen vermeidet, wird an Hand eines schematischen Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
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In F i g. 1 ist die auf beliebige Weise angetriebene Masse
Ma mechanisch mit einem Gleichstromgenerator G gekuppelt. Die Masse kann
beispielsweise über einen Elektromotor angetrieben oder auch auf andere Weise in
Drehung versetzt sein. Im Normalfall kann der Generator über einen Gleichrichter
Gll durch einen an die Klemmen angeschlossenen, beispielsweise verstellbaren Widerstand
R keinen Strom treiben, wenn eine Gegenspannung U von solcher Polarität und Größe
an den Widerstand R angelegt ist, daß der Gleichrichter G11 sperrt. Wenn nun die
Abbremsung der Masse durch Wirksamwerden des Bremsgenerators G erfolgen soll, dann
wird die Gegenspannung U zum Verschwinden gebracht, so daß der Generator über den
Gleichrichter Gll in Durchlaßrichtung und den Widerstand R einen Stromfluß treibt.
Der Generator sei hierbei als Nebenschlußgenerator angenommen, wobei seine Erregerwicklung
weggelassen ist. Ein solcher Generator würde bei entsprechender Bemessung des Widerstandes
R beispielsweise eine drehzahlabhängige Momentenkennlinie 2 in F i g. 2 haben, d.
h., bei Fortfall der Gegenspannung U würde bei der Nenndrehzahl der Masse
Ma und damit auch des Generators G ein hohes bremsendes Moment auftreten,
das die Masse schnell auf eine wesentlich geringere Drehzahl abbremsen würde. Die
vollkommene Stillsetzung könnte dann durch eine gering dimensionierte Feststellbremse
vorgenommen werden, wenn dies im Einzelfall erforderlich ist.
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Bei Verwendung einer Anordnung nach der Erfindung für einen Motordrücker
ist eine völlige Stillsetzung meist nicht erforderlich, da das Schubgestänge durch
die Feder schon bei der Hälfte bis einem Drittel der Nenndrehzahl so weit zurückgeschoben
wird, daß die Bremse des Hebezeuges schon mit voller Kraftwirksam ist.
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Damit aber der Generator über die Spannungsquelle zur Erzeugung der
Gegenspannung keinen unerwünschten Stromfluß treiben kann, wenn dies auf Grund des
Aufbaues der Spannungsquelle möglich sein sollte, wird zwischen der Gegenspannungsquelle
und dem Belastungswiderstand R ein dem ersten Gleichrichter Gll in seiner Durchlaßrichtung
entgegengesetzter zweiter Gleichrichter G12 vorgesehen.
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In F i g. 3 ist der Gegenstand der Erfindung für einen Motordrücker
schematisch dargestellt, wobei die Gegenspannung für den Bremsgenerator von der
Speisespannung für den Antriebsmotor der Massen abgeleitet ist. Die Massen
Ma umfassen dabei außer dem Motoranker noch die Fliehkraftanordnung. Über
einen Schalter Sch wird der Motor Mo des Motordrückers an Spannung gelegt,
dessen Massen, wie bereits erwähnt, schematisch durch die Scheibe Ma angedeutet
sind. Mit der Motorachse ist ferner noch der Bremsgenerator G in Form eines Dreiphasensynchrongenerators
verbunden, der entweder selbsterregt oder in Weiterbildung der Erfindung durch Permanentmagnete
erregt ist. Beide Erregungsarten sind gleich gut brauchbar, da in jedem Fall eine
Unabhängigkeit der Erregung von der Spannung des Speisenetzes besteht. Die Generatorwicklung
ist an eine Gleichrichteranordnung in DrehstrombrückenschaltungG111 angeschlossen,
die mit einem Belastungswiderstand R verbunden ist. Der Belastungswiderstand R ist
andererseits mit einer zweiten Gleichrichteranordnung in Drehstrombrückenschaltung
G122 so verbunden, daß die Durchlaßrichtungen beider Gleichrichteranordnungen einander
entgegengesetzt gerichtet sind. Der Gleichrichter Gl22 ist mit den Zuleitungen
zur Motorwicklung entweder unmittelbar oder gegebenenfalls auch über Wandler oder
Umformer verbunden.
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Die Charakteristik des Synchrongenerators G bei Erregung durch Permanentmagnete
ist in F i g. 2 mit 1, 1 a bzw. 1 b bezeichnet, je nachdem, welchen Wert der Belastungswiderstand
R hat. Bei Kurzschluß des Generators gilt beispielsweise die Kurve 1, während bei
einem endlichen Wert des Widerstandes R entweder die Kurve 1 a oder für einen
größeren Widerstandswert die Kurve 1 b gilt. Zwischen den einzelnen Kurven liegt
selbstverständlich in Abhängigkeit von den Zwischengrößen des verstellbaren Widerstandes
R eine Vielzahl von weiteren Momentenkennlinien des Bremsgenerators. Der Widerstand
R wird zweckmäßig so eingestellt, daß der Generator im Falle des Spannungsloswerdens
des Gleichrichters Gl22 bei der Nenndrehzahl n" sein maximales Moment
M,"", im bremsenden Sinne abgibt, d. h., die Scheitelkurve der Momentkennlinie sollte
möglichst in der Nähe der Nenndrehzahl liegen. Die Bremsung des Motors
Mo mit seiner Masse Ma
setzt dann sofort ein, wenn der Schalter
Sch geöffnet ist oder die Spannung aus anderen Gründen bei geschlossenem
Schalter Sch wegfällt, so daß, wenn der Antrieb des Hebezeuges stromlos wird,
die nicht gezeigte mechanische Bremse für das ebenfalls nicht dargestellte Hebezeug
sofort wirksam wird. Dies geschieht, wie bereits oben erwähnt, dadurch, daß die
Gegenspannung zur Generatorspannung wegfällt und somit der Bremswiderstand R wirksam
wird, d. h. ein Stromfluß vom Generator G über den Widerstand R möglich ist. Dadurch
wird die Fliehkraftanordnung abgebremst, und die Feder im Motordrücker bringt über
das Schubgestänge die mechanische Bremse zur Wirkung. Als Bremsgenerator eignet
sich für solche Motordrücker ganz besonders ein Synchrongenerator mit Pennanentmagnetläufer,
da ein solcher Bremsgenerator besonders robust und wartungsfrei ist und auch leicht
im Motordrückergehäuse untergebracht werden kann.