Spinnereimaschine mit einer Mehrzahl von synchron betriebenen Elektromotoren

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Spinnereimaschine mit einer Mehrzahl von synchron betriebenen Elektromotoren, die über einen gemeinsamen Betriebs-Frequenzumrichter mit vorbestimmter Frequenz gespeist werden und mit einem Hochfahr-Frequenzumrichter, mittels dessen einer der Elektromotoren aus dem Stillstand in den Synchronlauf hochgefahren wird.

Stand der Technik

Spinnereimaschinen weisen häufig eine Mehrzahl synchron laufender Elektromotoren auf, die durch einen Betriebs-Frequenzumrichter mit vorbestimmter Frequenz gespeist werden. Wenn einer dieser Motoren aus dem Stillstand auf die Drehzahl der übrigen Synchronmotoren hochgefahren werden soll, wird er hierfür mit einem Hochfahr-Frequenzumrichter verbunden, der ihn mit zunehmender Frequenz speist und dadurch beschleunigt. Beim Erreichen der Synchrondrehzahl muss der Motor vom Hochfahr-Frequenzumrichter auf den Betriebs- Frequenzumrichter umgeschaltet werden.

Hierfür müssen Speisespannung, Speisefrequenz und Phasenlage der Speisefrequenz in beiden Frequenzumrichtern übereinstimmen, um Beschädigungen der Umrichter durch Stromstöße oder Spannungsspitzen zu vermeiden.

In der EP 1 589 133 Al wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zum Ermitteln des Zeitpunktes für das Umschalten eine aufwändige, vergleichende Strommessung mit zusätzlichen Baugruppen wie Stromwandlern, Trafos, Vergleichsschaltungen mit Mikroprozessoren erforderlich sind. über die aufbereiteten Stromsignale wird die übereinstimmung der Speisefrequenz und deren Phasenlage ermittelt und das Umschalten vorgenommen.

In der DE 10 2004 04 825.0 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Synchronumschaltung eines Motors zwischen zwei Frequenzumrichtern offenbart, bei dem ein von einem Betriebsumrichter getrennter Motor durch einen Hochfahrumrichter bis zum Synchronlauf hochgefahren wird. Sobald die Phasenlage der Ströme im Hochfahrumrichter und im Betriebsumrichter gleich ist, wird der Motor auf den Betriebsumrichter umgeschaltet.

Die Synchronisation der Phasenlagen erfolgt dabei über die Auswertung eines Summensignals aus den beiden Strömen des Betriebsumrichters und des Hochfahrumrichters.

Die DE 102 51 443 Al zeigt eine Textilmaschinen- Antriebsvorrichtung, bei der jede von mehreren Spindeln außer und in Betrieb gesetzt wird. Die Spindeln sind mit synchronisierten Induktionsmotoren ausgestattet, die durch eine Wechselrichter-Energiequelle in Synchronlauf versetzbar sind. Dabei wird ein Induktionsmotor mit einem Energiepegel beaufschlagt, der so hoch ist, dass der Motor mit Vollspannung in Betrieb gesetzt werden kann. Ferner ist eine Schalteinrichtung zum Umschalten zwischen zwei unterschiedlichen Energiequellen vorgesehen.

In der EP 1 398 402 A2 ist eine Luftspinnmaschine dargestellt, bei der für den Hochlauf von Arbeitsorganen Reluktanzmotoren und ein besonderer Frequenzumrichter an vorgesehen sind, an den die Reluktanzmotoren anschließbar sind. Es wird dabei davon ausgegangen, dass durch Verwendung von Reluktanzmotoren auf aufwendige Drehzahlregelung in den Synchronlauf verzichtet werden kann.

Aus der DE 34 36 505 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Hochfahr-Umrichters in Abhängigkeit von der Frequenz eines Betriebs-Umrichters bekannt. Die dem Hochfahr-Umrichter zugeführte Frequenz wird umgekehrt proportional zur Frequenz des Betriebs-Umrichters erhöht.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Der Erfindung war daher die Aufgabe gestellt, für das Ermitteln des Umschaltzeitpunktes eines hochgefahrenen Synchronmotors vom Hochfahr-Frequenzumrichter auf den Betriebs- Frequenzumrichter eine einfachere Lösung anzugeben.

Sie löst diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmalen. Mittels eines Bussystems, über das die beiden Umformer miteinander verbunden sind, können die Betriebsparameter der beiden Umformer leicht und in Echtzeit verglichen und bei übereinstimmung das Umschalten vorgenommen werden.

Dem Bussystem liegt vorteilhafter Weise ein CAN-Bus zu Grunde. Als die verglichenen Betriebsparameter können die Spannung oder die Frequenz und die Phasenlage der Frequenz dienen.

Spezielle Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Sie zeigt in Fig. 1 das Blockschaltbild einer Mehrzahl von Motoren einer Spinnereimaschine wie beispielsweise einer Ringspinnmaschine oder einer Vorspinnmaschine.

In der dargestellten Anordnung werden aus einem Netz 1 ein Betriebs-Frequenzumrichter 2 und ein Hochfahr-Frequenzumrichter 3 gespeist. Der Betriebs-Frequenzumrichter gibt laufend eine bestimmte, in aller Regel auch veränderbare Speisefrequenz ab, die mindestens einem Synchron-Elektromotor 4 oder über eine verzweigte Leitung 5 mehreren derartigen Synchron- Elektromotoren zuleitbar ist. In die Zuleitung zu jedem der Motoren ein Umschalter 6 eingefügt, über den die Motoren im Betriebszustand an den Betriebs-Frequenzumrichter angeschlossen sind, so dass sie mit der von diesem vorgegebenen Betriebsfrequenz gespeist werden.

Der Hochfahr-Frequenzumrichter 3 ist dazu eingerichtet, eine Speisefrequenz abzugeben, die ausgehend von Null allmählich ansteigt und einen an ihn angeschlossen Synchron- Elektromotor 4 aus dem Stillstand heraus beschleunigt. Diese Hochfahr-Frequenz wird über eine verzweigte Leitung 7 ebenfalls an die Umschalter 6 der Synchronmotoren 4 übertragen.

Betriebs-Frequenzumrichter 2 und Hochfahr-Frequenzumrichter 3 sind erfindungsgemäß über eine Busleitung 8 miteinander verbunden, über die ständig die Betriebsparameter wie Spannung, Frequenz und Phasenlage der Frequenz der beiden Frequenzumrichter ausgetauscht werden. Wenn der Frequenzumrichter 3 beim einem Hochfahren die Betriebsfrequenz , die Speisespannung und die Phasenlage des Betriebs-Frequenzumrichters 2 erreicht hat, meldet einer der beiden Frequenzumrichter, im Beispiel der Hochfahr- Frequenzumrichter 3 dies an einen Signalgeber 9, der über eine Steuerleitung 10 ein Umschaltsignal an die Umschalter 6 abgibt. Mittels dieses Umschaltsignals trennt ein Umschalter, der einen Motor 4 mit dem Hochfahr-Frequenzumrichter verbindet, diesen vom Hochfahr-Frequenzumrichter und schaltet ihn auf den Betriebs-Frequenzumrichter um. Umgeschaltet wird dabei stets nur derjenige Umschalter, durch den ein Motor 4 an den Hochfahr-Frequenzumrichter angeschaltet ist. Die bereits am Betriebs-Frequenzumrichter liegenden Umschalter bleiben unbeeinflusst.

Beim Stillsetzen eines der Synchron-Elektromotoren 4 wird der Umschalter 6 selbsttätig von seinem Anschluss an den Betriebs-Frequenzumrichter 2 auf den Hochfahr-Frequenzumrichter 3 umgeschaltet. Dieser gibt jedoch zunächst keine Spannung ab.

Wenn dem Hochfahr-Frequenzumrichter 3 über einen Signaleingang 11 ein bspw. von der Maschinensteuerung generierter Startbefehl zum Hochfahren eines stillgesetzten Synchron- Elektromotors 5 zugeht, beginnt er, eine von der Frequenz Null ansteigende Speisefrequenz abzugeben, die über den umgestellten Umschalter 6 diesem Motor zugeleitet wird. Es versteht sich, dass der Anstieg dieser Speisefrequenz so gewählt ist, dass ihr der Synchron- Elektromotor folgen kann, ohne - auch unter Last - außer Tritt zu fallen.

Es versteht sich, dass der Hochfahr-Frequenzumrichter 3 in aller Regel auf das Hochfahren nur eines Synchron-Elektromotors 4 abgestellt ist, da er meist nur auf den Energiebedarfeines Motors ausgelegt ist. Die Maschinensteuerung ist daher so programmiert, dass sie über den Eingang 11 des Hochfahr-Frequenzumrichters stets Befehl zum Hochfahren nur eines Motors erteilt. Erst nachdem dieser auf den Betriebs-Frequenzumrichter 2 aufgeschaltet ist und der Hochfahr-Frequenzumrichter wieder ruht, kann ein weiterer Befehl zum Hochfahren eines weiteren Motors erfolgen. Es ist aber auch möglich, den Hochfahr-Frequenzumrichter zum gleichzeitigen synchronen Hochfahren zweier oder mehrerer Motoren einzurichten.

Es versteht sich, dass beim Anlaufen der Maschine alle Motoren 4 durch den dann hochfahrenden Betriebs-Frequenzumrichter 2 beschleunigt werden.

Selbstverständlich ist vorgesehen, dass die Befehlsgabe zum Start des Hochfahr- Frequenzumrichters parallel zu dessen Signaleingang 11 bei willentlichem In-Betrieb- Nehmen eines Motors 4 anstelle eins von der Maschinensteuerung generierten Startbefehls auch von Hand vorgenommen werden kann.

An den Umschaltern 6 liegen stets die Betriebsfrequenz und beim Hochfahren des Hochfahr- Frequenzumrichters 3 auch die Hochfahrfrequenz an. Daher können auch die Umschalter 6 mit einer Vergleichsvorrichtung für Speisefrequenz, Speisespannung und Phasenlage ausgestattet sein, die beim Erreichen deren übereinstimmung das Umschalten von der Hochfahrfrequenz auf die Betriebsfrequenz auslösen. Ein Umschalten findet dabei stets nur an einem Umschalter statt, der einen Motor mit dem Hochfahr-Frequenzumrichter verbindet.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Korabination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte schaltungstechnische Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Bezugszahlenliste I Netz

2 Betriebs-Frequenzumrichter

3 Hochfahr-Frequenzumrichter

4 Synchron-Elektromotoren

5 Betriebsfrequenz-Leitung

6 Umschalter

7 Hochfahrfrequenz-Leitung

8 Busleitung

9 Vergleichsvorrichtung

10 Signalleitung

11 Signaleingang