Elektrotechnisches Institut
Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik
Prof. Dr. P. Büchner
Hub- und Senkbremsbetrieb sowie Leistungsfluss bei einem Kranhubwerk
1. Heben (0 < s < 1), (ND > N > 0)
Zählpfeile identisch mit wahrer Richtung
M, N
P
Pm > 0 motorische Last
Mw
P > 0 zugef. elektr. Leistung (PVs=0)
PVL
Pm
v
PVr, PVz > 0 Verluste sind immer > 0!
Rz
PVz
P = Pm + PVr + PVz
mg
2. Senken (untersynchron) (1 < S < 2), (0 > N > - ND), Sk >> 1 mit Rz
wahre Richtung
große Lastabhängigkeit der Drehzahl!
P
M, N
Mw
Pm < 0 Last speist zurück
P > 0 ASM ist weiterhin Motor (s > 0)
PVL
Pm
PVz
v
PVL, PVz > 0 Verluste sind immer >0!
Rz
mg
3. Senken (übersynchron,
generatorisch) [Drehfeldumkehr!] (2
< s < 3)
P + Pm = PVL + PVz (große Verluste!)
Pm < 0 Last speist zurück
P < 0 generatorischer Betrieb (s' < 0)
M, N
P
Mw
P = Pm - (PVL + PVz)
PVL
PVz
PVL, PVz > 0 Verluste sind immer >0!
Pm
v
Rz
mg
Achtung! Neues Koordinatensystem S' = (2 - S) wegen Drehfeldumkehr
S' gilt für Kloss'sche Formel, im S-M-Diagramm gilt weiterhin das "alte" S!
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Alle Methoden gelten auch für die GSM mit UASteuerung und Zusatzwider-ständen Rz im Ankerkreis.
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Beispiel 1: Gleichstromantrieb mit fremderregtem Gleichstrommotor
Bremsmethoden für aktive Widerstandsmomente
(Schwerkraftwirkung) im stationären Hub- und Senkbremsbetrieb
Die Ankerspannung Ua steuert direkt proportional die Leerlaufdrehzahl N0 des
Antriebs. Mit Rz + Ra wird die Neigung der N-M-Kennlinie vergrößert.
Möglich sind: - Heben mit positiver Ankerspannung
(und evtl. auch verschiedenen Rz-Werten für Drehzahlvarianz)
- Senken mit negativer Ankerspannung
- Senken mit Ankerspannung Null
- Senken mit positiver Ankerspannung und großem Rz
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Beispiel 2: Drehstromantrieb mit Drehstrom - Asynchronmaschine
Bremsmethoden für aktive Widerstandsmomente (Schwerkraftwirkung)
im stationären Hub- und Senkbremsbetrieb
Die Ständerfrequenz und -spannung sowie bei DS-ASM mit SL der
Zusatzwiderstand Rz ergeben die M-N-Kennlinie.
Möglich sind: - Heben mit fN und verschiedenem Rz
- Senken mit - fN (Drehfeldumkehr) ohne Rz (übersynchron)
- Senken mit fN = 0 (Gleichstrombremsen) ohne Rz
- Senken mit fN und großem Rz (untersynchron)
- Senken mit einphasiger Speisung mit fN und großem Rz
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Beispiel 3: Drehstromantrieb mit Drehstrom - Asynchronmaschine
Methoden für das Stillsetzen bei passivem Widerstandsmoment
(Coulombsche Reibung)
Stillsetzen heißt Abbau der in den rotierenden Massen gespeicherten Energie.
Das erfolgt: -
durch mechanisches Auslaufen (Abschalten des Motors)
durch Gegenstromstillsetzen mit Drehfeldumkehr
durch Gleichstromstillsetzen mit fs = 0
durch einphasiges Stillsetzen mit fN und großem Rz
Start ist N1, Ziel ist N = 0. Umschalten erfolgt schnell bei N = N1
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Beispiel 3: Drehstromantrieb mit Drehstrom - Asynchronmaschine
Methoden für das Stillsetzen bei passivem Widerstandsmoment
(Coulombsche Reibung)
Stillsetzen dargestellt als Zeitfunktionen:
N
Ausgangspunkt 1
Motorbetrieb mit Mw und Nb
Nb
2. Gegenstromstillsetzen
ohne Rz
1. Stillsetzen
ohne Motor
3. EinphasenBremsschaltung
mit Rz
4. Gleichstromstillsetzen
ohne Rz
Zielpunkt 2
bei N = 0
t
t0 - Start
Varianten:
1. Stillsetzen durch Abschalten des Motors (nur durch Mw)
2. Stillsetzen durch Gegenstrombetrieb (Drehfeldumkehr ohne Rz)
[geht auch für Käfigläufer]
3. Stillsetzen durch Einphasen-Bremsschaltung mit Rz
[geht nur für Schleifringläufer]
4. Stillsetzen durch Gleichstrombetrieb ohne Rz (Einspeisen von Gleichstrom)
[geht auch für Käfigläufer] und benötigt hier die kürzeste Stillsetzzeit
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Beispiel 4: Stillsetzen und Senkbremsen mit Regelantrieb
(unabhängig von der Art des Motors!)
Beim Regelantrieb ist jeder Punkt innerhalb des Vierecks ein möglicher
Arbeitspunkt (AP).
Stillsetzen erfolgt mit dem Motormoment -Mbeg von Sollwert Nsoll 1 auf Nsoll 3 = 0.
Senkbremsen erfolgt generatorisch durch einen Arbeitspunkt mit Nsoll 4 < 0
im 4. Quadranten (übersynchroner Betrieb bei DS-ASM!)
Negativer Sollwert Nsoll 4 heißt bei Reibungslast Motorbetrieb im 3. Quadranten
(Linkslauf)
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Stillsetzen des Regelantriebs als Zeitfunktion
N
Ausgangspunkt 1
Motorbetrieb mit Mw und Nsoll 1
Nsoll 1
1. Stillsetzen
ohne Motor
Stillsetzen des
Regelantriebs
mit Nsoll 3 = 0
Zielpunkt 2
bei N = 0
t still
t0 - Start
M  Mw  2  JM  FI 
dN
dt
t1 - Ziel
Bewegungsgleichung des Einmassensystems
Stillsetzen: M = - Mbeg = konst.,
t still 
t
Mw = konst.
2  FI  JM
 Nsoll1
Mbeg  Mw
Auslaufen: M = 0, Mw = konst.
t aus 
2  FI  JM
 Nsoll1
0  Mw
Die Stillsetzzeit verhält sich zur Auslaufzeit:
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taus/tstill = (Mbeg+Mw)/Mw
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Kranhub - Elektrische Maschinen und Antriebe