Kranhub - Elektrische Maschinen und Antriebe
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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! 68622712 (Seite 1) 12/01 Bü Elektrotechnisches Institut Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik Prof. Dr. P. Büchner Alle Methoden gelten auch für die GSM mit UASteuerung und Zusatzwider-ständen Rz im Ankerkreis. 68622712 (Seite 2) 12/01 Bü Elektrotechnisches Institut Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik Prof. Dr. P. Büchner 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 68622712 (Seite 3) 12/01 Bü Elektrotechnisches Institut Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik Prof. Dr. P. Büchner 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 68622712 (Seite 4) 12/01 Bü Elektrotechnisches Institut Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik Prof. Dr. P. Büchner 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 68622712 (Seite 5) . 12/01 Bü Elektrotechnisches Institut Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik Prof. Dr. P. Büchner 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 68622712 (Seite 6) 12/01 Bü Elektrotechnisches Institut Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik Prof. Dr. P. Büchner 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) 68622712 (Seite 7) 12/01 Bü Elektrotechnisches Institut Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik Prof. Dr. P. Büchner 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: 68622712 (Seite 8) taus/tstill = (Mbeg+Mw)/Mw 12/01 Bü Elektrotechnisches Institut Elektrische Antriebe und Grundlagen der Elektroenergietechnik Prof. Dr. P. Büchner 68622712 (Seite 9) 12/01 Bü
