CN106882667B - 电梯系统的安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电梯系统的安全装置，用于监测电梯的电气安全，所述安全装置包括电梯的电机驱动(1)，所述电机驱动(1)包括：主电路(2)；接地的可触及导电部分(3A，3B，3C，3D，3E)；其特征在于，所述电梯的电机驱动包括适配为将上述导电部分(3A，3B，3C，3D，3E)和上述主电路(2)电气绝缘的绝缘器(4)；其特征还在于，所述安全装置包括监测电路(6)，其被配置为确定上述主电路的接地故障，并且如果诊断出上述接地故障，形成指示电梯的电机驱动(1)中的电击危险的信号；其特征在于，所述安全装置包括与监测电路(6)连接的驱动阻止装置(8，13，14)，所述驱动阻止装置被配置为当诊断出接地故障时停止使用电梯。

Description

电梯系统的安全装置
本申请是申请日为2013年11月1日、申请号为201380057813.8、发明名称为“安全装置、电梯系统、变频器以及监测电梯系统中电气安全的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于监测电机驱动的电气安全的解决方案，尤其涉及电梯或传送机的电机驱动传送机的电气安全。
背景技术
例如在以下标准中提出了保护电机驱动不受电击的要求：标准IEC61140：“保护不受电击。安装和设备的常见方面”；IEC 60364-4-41：“低电压电气安装——部分4-41：安全保护——保护不受电击”；IEC 60204-1：“机器的电气设备”；IEC 61800-5-1：“可调速电能驱动系统——部分5-1：安全要求——电气、热量和能量”。
根据标准EN 61140，保护不受电击的基本规则是危险带电部分应该是不可触及的，可触及的导电部分在正常环境中或作为单个故障的后果应该不是危险带电的。由于这些原因，可触及的导电部分通常是接地的。
发明目的
本发明的一个目的是改善对电梯不受电击的保护。
本发明的一个目的是改善对传送机不受电击的保护。
本发明的一个目的是改善对变频器的保护，以及将要连接到变频器的电机的保护。
在本申请的描述部分和附图中提出了一些创新性实施例和各种实施例的创新性组合。
发明内容
电梯的安全装置包括电梯的电机驱动，该电机驱动包括主电路、接地的可触及导电部分，以及适配为将上述导电部分和上述主电路电气绝缘的绝缘器。电梯的安全装置包括监测电路，其被配置为确定上述主电路的接地故障，并且如果诊断出上述接地故障，形成指示电梯的电机驱动中的电击危险的信号。在本发明最优选的实施例中，上述绝缘器(电气绝缘器)安装在上述导电部分和上述主电路之间。在本发明中，主电路的接地故障优选地是指接地的导电部分由于绝缘故障变成与主电路的带电部分电气接触的情形。可触及的导电部分的是指可以在不拆卸电机驱动的结构的情况下触及的、并且由于不拆卸电机驱动的结构的原因，可能对在电机驱动附近的人造成电击危险的部分。导电部分可以是例如全部或部分由金属制成的部分，其由于其中(除了其他之外)的自由电荷载流子而导电。
发明者已经意识到，电梯的电机驱动中的绝缘故障可能导致电梯的电机驱动的可触及导电部分中危险的高接触电压，即使上述部分是接地的。这是由于(除了其他之外)因为使用的接地结构或因为接地结构中的缺陷而导致从导电部分到地的总阻抗是如此之大，以至于在接地的导电部分中可能有很大的接触电压。此外，如果在电机驱动的输出侧发生接地故障，那么在电机驱动的输入侧上正在使用的短路保护不一定检测出危险情况，因为在电机驱动中发生电压转换和电流转换。因此，输出侧的电流可能明显大于输入侧的电流；并且，接地结构的较大阻抗可以将漏地电流限制在检测限制之下。问题还以当接地结构的阻抗，以及因此接地导电部分的接触电压在接地故障的情况下增大时，漏地电流减小，使得对危险情况的检测更加困难的方式是累积的。
根据本发明的解决方案使得能够保护电梯的电机驱动的可触及的、接地的导电部分不受电击，更具体地作为对在电机驱动中发生的绝缘故障的预防措施。
安装绝缘器(电气绝缘器)以在为获得如在电气安全规章中或其他地方规定的在上述电梯的电机驱动的导电部分和上述电梯的电机驱动的带电主电路之间保护不受电击的足够的绝缘而必须使用绝缘器时，将电梯的电机驱动的导电部分与电梯的电机驱动的主电路电气绝缘。上述电梯的电机驱动的导电部分优选地使用接地部件接地，优选地使用接地电缆、接地条或对应物。在本发明的一个优选实施例中，上述导电部分被设置在紧挨电梯的电机驱动的主电路的附近。在本发明的一个优选实施例中，上述导电部分经由绝缘器与上述主电路机械连接。
上述电梯的电机驱动的接地的导电部分可以因此例如是用于电气设备的机柜或其一部分、电机驱动的主电路的连接器、变频器的外壳或散热器、控制设备的外壳或与电机驱动连接的用户界面、用于主电路的功率半导体的风扇的外壳、用于电梯的机械制动器或制动器部分、电梯的曳引机的框架部分或电梯的电机驱动上的端子箱。导电部分还可以是在电机驱动外部的某些部分，这些部分是可触及的，并以电气导电的方式与电梯的电机驱动的接地的导电部分连接。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路被配置为从上述导电部分的漏地电流确定上述主电路的接地故障。在本发明中，电梯的电机驱动的导电部分的漏地电流是指从电机驱动的带电的主电路经由上述导电部分流向大地的电流。
在本发明一个优选的实施例中，监测电路被配置为基于诊断出的上述主电路的接地故障形成指示上述绝缘器的故障的信号。
在本发明的一个优选实施例中，安全装置用于形成指示当电梯行驶时以及在电梯停止期间在电机驱动中的电击危险的信号。因此，当危险情况发生时，可以尽可能快地形成指示电击危险的信号，在此情况下，可以在电梯没有对电梯乘客或电梯维修人员造成危险的情况下，停止使用电梯。还可以向维修人员告知电击危险，在此情况下，在出现危险情况后，可以尽快开始纠正措施。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路包括传感器，其被配置为测量在电梯的电机驱动的主电路中流过的电流，并且监测电路被配置为借助将要从传感器接收到的电流测量数据确定上述电梯的电机驱动的导电部分的漏地电流。在本发明的优选实施例中，属于电梯曳引机的控制装置的传感器被用作传感器，在此情况下，电机驱动中需要的传感器数量变得更少。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路包括处理器，以及其中记录将要由处理器执行的程序的存储器，并且用于确定上述主电路的接地故障的确定方法记录在上述存储器中。
在本发明的一个优选实施例中，安全装置包括与用于解析电梯的运行状态的监测电路连接的控制电路。
在本发明的一个优选实施例中，至少两个不同的用于确定主电路的接地故障的确定方法记录在存储器中，监测电路被配置为基于解析得到的电梯的运行状态选择在任何给定的时间将要使用的接地故障确定方法。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路被配置为在电梯行驶时使用与电梯停止期间的确定方法不同的确定方法以确定接地故障。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路包括存储器，其中记录导电部分的漏地电流的阈值，监测电路被配置为当导电部分的漏地电流超过阈值时诊断出主电路中的接地故障。在此情况下，可以选择漏地电流的阈值以适合用于检测出导电部分中的电击危险。
在本发明的一个优选实施例中，在接地故障的情况下从流过电梯的电机驱动的导电部分的接地部件的电流大小确定上述漏地电流的阈值。在此情况下，考虑接地部件的对地阻抗，可以将漏地电流的阈值选择得足够小，以防止在接地的导电部分中的危险的(>50伏特)接触电压。以此方式，可以解决与同时的危险的接触电压和较低的漏地电流相关的问题，该问题不利于检测出由于在接地故障情况下接地结构的阻抗导致的接地故障。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路被配置为基于解析得到的电梯的运行状态选择导电部分的漏地电流的阈值。在此情况下，漏地电流的阈值在电梯停止期间可以比当电梯行驶时更小，因为在电梯停止期间，电机驱动的主电路的干扰电平也更小，这能够改善漏地电流的测量精度/确定精度。
在本发明的一个优选实施例中，电梯的电机驱动的主电路由至少两个子电路形成，并且电梯的电机驱动包括一个或多个绝缘器，其被适配为将一个或多个上述子电路与电梯的电机驱动的接地的导电部分电气绝缘。在此情况下，监测电路可以被配置为指明其中已经发生接地故障的子电路。由监测电路形成的指示电机驱动中的电击危险的信号基于上述指明也可以包含关于电梯的电机驱动的哪一部分存在电击危险的更准确的信息。
在本发明的一个优选实施例中，一个或多个上述将要使用绝缘器与电机驱动的导电部分电气绝缘的子电路使用一个或多个可控电子开关与至少一个第二子电路连接，这个(这些)开关的控制极与监测电路连接。监测电路通过连接(多个)上述电子开关被配置为确定与上述导电部分电气绝缘的子电路中经由电机驱动的接地的导电部分发生的接地故障。在此情况下，可以在位于紧挨导电部分附近的电路的一部分中确定导电部分的接地故障，在此情况下，可以改善对于漏地电流的确定的精度和可靠性。IGBT晶体管、MOSFET晶体管、闸流管、双极晶体管、碳化硅(SiC)MOSFET晶体管或对应的可控固态开关可以用作电子开关。
在本发明的一个优选实施例中，断开部件安装为与监测电路连接，以断开电梯的电机驱动的主电路中的电流，监测电路被配置为当诊断出接地故障时断开主电路中的电流。在此情况下，可以通过在已经检测到接地故障后立即断开导电部分的电流将具有电击危险的导电部分断电来保证电机驱动的电气安全。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路被配置为通过使得连接将要与电机驱动的导电部分电气绝缘的子电路和第二子电路的电子开关开路来断开主电路的子电路中的电流。在此情况下，可以通过将电流与电机驱动的主电路的仅仅一部分断开来将具有电击危险的导电部分断电，在此情况下，仍可以经由主电路的带电部分对电梯的电气设备(照明、空调、显示器、电梯控制单元等)供电。
在本发明的一个优选实施例中，主电路包括两个子电路，电梯的电机驱动包括一个或多个绝缘器，其被适配为将这些子电路中的第一子电路与电梯的电机驱动中的第一接地的导电部分电气绝缘，以及将这些子电路中的第二子电路与电梯的电机驱动中的第二接地的导电部分电气绝缘。监测电路包括至少两个传感器，其中第一传感器被配置为测量流过上述第一子电路的电流，第二传感器被配置为测量流过上述第二子电路的电流。监测电路被配置为借助将要从第一传感器接收到的电流测量数据确定上述第一导电部分的漏地电流，并且监测电路被配置为借助将要从第二传感器接收到的电流测量数据确定上述第二导电部分的漏地电流。在此情况下，监测装置可以被配置为指明电梯的电机驱动的导电部分，所述导电部分与(多个)子电路电气绝缘，并且在该部分中流过漏地电流，在此情况下，由监测电路形成的指示电击驱动中的电击危险的信号基于上述指明也可以包含关于电梯的电机驱动的哪一部分存在电击危险的更准确的信息。此外，当传感器位于更接近具有正在被确定的漏地电流的导电结构的位置时，可以改善电流测量的精度，以及因此改善电梯的导电结构的漏地电流的确定精度。
在本发明的一个优选实施例中，电梯的电机驱动包括电机，以及还有变频器，使用该变频器控制电机。变频器包括将要与电源连接的网络桥、将要与电机连接的电机桥，以及还有连接网络桥和电机桥的直流中间电路。
在本发明的一个优选实施例中，电机桥包括可控电子开关，用于当使用电机进行驱动时从直流中间电路向电机提供电能，还有当使用电机制动时从电机向直流中间电路提供电能。电机驱动还包括绝缘器，其被适配为将电梯的电机驱动的接地的导电部分与变频器的输出电路电气绝缘，该输出电路由从电机桥持续到电机的电机驱动的主电路的子电路形成。监测电路被配置为通过根据确定方法使用开关指令连接电机桥的电子开关来确定变频器的输出电路的接地故障。因此，可以使用变频器的电机桥中的可控电子开关在导电部分附近精确地确定从输出电路经由导电部分发生的接地故障。
在本发明的一个优选实施例中，上述传感器被配置为测量在上述变频器的输出电路中流过的电流，监测电路被配置为根据当前的确定方法，根据使用开关指令连接电机桥的电子开关时接收到的那些从变频器的输出电路测量得到的电流的值，确定将要使用绝缘器与变频器的输出电路电气绝缘的接地的导电部分的漏地电流。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路被配置为当在输出电路中诊断出接地故障时，将上述电机桥的可控电子开关与变频器的输出电路中的供电断开。在此情况下，可以通过仅断开变频器的输出电路中的电流，将导电部分断电，在此情况下，仍可以经由主电路的带电部分，如经由直流中间电路向电梯的电气设备(照明、空调、显示器、电梯控制单元等)的供电。此外，可以断开漏地电流，并且可以使用电机桥中的可控电子开关将具有电击危险的导电部分断电。
在本发明的一个优选实施例中，电梯的电机驱动包括绝缘器，其被适配为将电机驱动的接地的导电部分与变频器的内部电路电气绝缘，该内部电路由从电机桥经由直流中间电路和网络桥持续到电源的供电导线的电机驱动的主电路的子电路形成。监测电路被配置为确定变频器的内部电路的接地故障，并且监测电路被配置为当它诊断出内部电路中的接地故障时，断开从电源到变频器的内部电路的供电。因此，可以精确地并且在导电部分附近确定从内部电路经由导电部分发生的接地故障。此外，可以通过断开变频器的内部电路中的电流，将导致电击危险的导电部分断电。此外，当断开变频器的内部电路中的电流时，变频器的主电路中的电流断开，电击危险被移除。
在本发明的一个优选实施例中，上述传感器被配置为测量在变频器的上述内部电路中流过的电流，监测电路被配置为根据内部电路中流过的电流确定将要使用绝缘器与上述变频器的内部电路电气绝缘的导电部分的漏地电流。监测电路被配置为当将要与内部电路电气绝缘的上述导电部分的漏地电流超过阈值时，断开从电源到内部电路的供电。
在本发明的一个优选实施例中，安全装置包括接触器，它被串联安装在电源和变频器的内部电路之间，监测电路被配置为通过控制接触器的触点开路断开从电源到内部电路的供电。在此情况下，可以使用接触器将具有电击危险的导电部分断电。
在本发明的一个优选实施例中，网络桥包括用于在电源和直流中间电路之间提供电能的可控电子开关，安全装置包括串联安装在电源和网络桥之间的短路保护设备。监测电路被配置为通过控制电子开关在网络桥的不同阶段同时导通，启动(trip)短路保护设备，来断开从电源到内部电路的供电。在此情况下，可以通过启动短路保护设备(在此情况下，从电源到变频器的内部电路的电流被断开)将导致电击危险的导电部分断电。因此，该解决方案也适用于在不使用单个机械接触器的情况下实现频率控制器的系统中。
在本发明的一个选优实施例中，监测电路包括用于测量进入电机驱动的主电路的功率、以及还有离开主电路的功率的功率表，监测电路被配置为根据进入主电路的功率和离开主电路的功率之间的差确定经由接地的电梯的电机驱动的导电部分发生的电梯的电机驱动的主电路的接地故障。在本发明的最优选的实施例中，监测电路被配置为形成指示电机驱动中的电击危险的信号，如果离开主电路的功率Pout以预定阈值s的量大于进入主电路的功率Pin乘以主电路的内部效率比η：
Pout-Pin*η≧s
通过在确定漏地电流的过程中使用功率测量，而不仅仅是电流测量，可以改善漏地电流的确定精度，因为不像在电流测量中那样，在功率测量中，无论主电路中发生怎样的电流/电压转换，都可以获得正确的测量结果。
本发明还涉及一种传送机的安全装置，该安全装置包括传送机的电机驱动，该电机驱动包括主电路、接地的可触及导电部分，以及还有被适配为将上述导电部分与上述主电路电气绝缘的绝缘器。传送机的安全装置包括监测电路，其被配置为确定上述主电路的接地故障，并且如果诊断出上述接地故障，形成指示传送机的电机驱动中的电击危险的信号。上述传送机优选地是自动人行道或升降机。
根据本发明的解决方案能够保护传送机的电机驱动的可触及的、接地的导电部分不受电击，更具体地作为对在电机驱动中发生的绝缘故障的预防措施。
本发明还涉及一种电梯系统，其包括用于驱动电梯轿厢的电机驱动。该电梯系统还包括根据本说明书的安全装置，用于监测电梯的电气安全。
在本发明的一个优选实施例中，安全装置包括与监测电路连接的驱动阻止装置，该装置被配置为当诊断出接地故障时停止使用电梯。在此情况下，当电机驱动的电气安全受到损害时，可以阻止使用电梯。
在本发明的一个优选实施例中，电梯系统被配备为经由远程连接发送指示电机驱动中的电击危险的信号到维修中心。在此情况下，可以让电梯的维修人员在检测到危险后尽快地注意到电气安全受到损害和电击危险，还可以尽快地开始保证安全的纠正行为和措施。
根据本发明的用于驱动电机的变频器包括接地的导电部分，以及还有主电路，其包括网络桥、直流中间电路、电机桥、用于曳引机的电机的连接器以及用于电源的连接器。变频器还包括绝缘器，其被适配为将将要接地的上述导电部分与上述主电路电气绝缘。变频器进一步包括监测电路，其被配置为确定经由将要接地的上述导电部分发生的主电路的接地故障，并且当诊断出上述接地故障时，形成指示电击危险的信号。根据本发明的变频器使得能够保护变频器中以及在紧挨变频器的主电路附近的可触及的、接地的导电部分不受电击，例如作为预防绝缘故障的预防措施。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路被配置为确定将要接地的导电部分的漏地电流。监测电路包括用于记录漏地电流的阈值的存储器，并且监测电路被配置为当上述将要接地的导电部分的所确定的漏地电流超过上述漏地电流的阈值时，诊断出接地故障。
在本发明的一个优选实施例中，监测电路包括处理器，以及其中记录将要由处理器执行的程序的存储器。用于确定经由上述将要接地的导电部分发生的主电路的接地故障的确定方法记录在上述存储器中。
在根据本发明的用于监测电梯系统中的电气安全的方法中，电梯的电机驱动的可触及的导电部分使用接地部件接地，上述接地的导电部分使用绝缘器与电梯的电机驱动的主电路电气绝缘，确定经由上述接地的导电部分发生的主电路的接地故障，并且如果诊断出上述接地故障，那么形成指示电机驱动中的电击危险的信号。
在本发明的一个优选实施例中，确定上述接地的导电部分的漏地电流，并且当所确定的接地故障电流超过电流的阈值时，还诊断出经由上述接地的导电部分发生的主电路的接地故障。
在本发明的一个优选实施例中，确定电梯的运行状态，以及当电梯行驶时，使用第一确定方法确定经由上述导电部分发生的主电路的接地故障，并且在电梯停止期间，使用第二确定方法确定经由上述导电部分发生的主电路的接地故障，所述第二方法与第一方法不同。
在本发明的一个优选实施例中，电梯的电机驱动的变频器的电机桥的电子开关根据当前确定方法使用开关指令连接，确定变频器的电流，并根据当前确定方法，根据使用开关指令连接电机桥的电子开关时变频器接收到的电流的那些电流值，确定上述导电部分的漏地电流。
在本发明的一个优选实施例中，当在主电路中诊断出接地故障时，断开电梯的电机驱动的主电路中的电流。
在本发明的一个优选实施例中，当诊断出主电路的接地故障时，电子开关在电梯的电机驱动的变频器的网络桥的不同阶段连接以同时导通。
作为上面提出的本发明的补充，或替代性地作为完全独立的发明，还公开了一种用于断开电梯的电机驱动的电源的装置和方法。该装置包括变频器，其包括网络桥以及直流中间电路。网络桥包括用于在电机驱动的电源和直流中间电路之间提供电能的可控电子开关，该装置包括短路保护设备，它串联安装在电源和网络桥之间。该装置还包括控制电路，其被配置为接收控制信号，并基于该控制信号通过控制电子开关在网络桥的不同阶段同时导通来启动短路保护设备。在此情况下，例如在电机危险的情况下，可以通过基于指示危险情况的控制信号启动短路保护设备来将电机驱动断电。在该方法中，短路保护设备安装在电源和电梯的电机驱动的变频器的网络桥之间，确定电梯的安全，当检测到电梯的安全受到损害时，电子开关在网络桥的不同阶段连接以同时导通。
借助于下面对一些实施例的描述，可以更好地理解上述发明内容，以及下面提出的本发明的更多特征和更多优势，所述描述不限制本发明的申请范围。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的电梯系统的示意图。
具体实施方式
图1示出了电梯的电机驱动1的示意图。电机驱动1包括变频器和曳引机。使用曳引机通过绳索摩擦或皮带摩擦在电梯井道内驱动电梯轿厢。根据由电梯控制单元8计算得到的电梯轿厢速度的目标值，即速度参考来调整电梯轿厢的速度。速度参考以使得电梯轿厢可以基于乘客给出的电梯呼叫从一个楼层向另一楼层运输电梯乘客的方式形成。在图1的实施例中，电梯系统没有机房，在此情况下，曳引机和变频器设置在电梯井道内。然而，本发明也适用于设置有机房的电梯系统。
电梯轿厢使用经由曳引机的曳引轮行进的绳索或皮带与配重连接。在电梯系统中可以使用本技术领域中已知的各种电梯机械解决方案，然而，它们不能清楚说明本发明，因此为了简化说明，不对它们进行描述。
曳引机包括：电机7，使用该电机通过使得曳引轮旋转来驱动电梯轿厢；以及两个电磁制动器3C，使用该电磁制动器对曳引轮进行制动，并使得曳引轮停留在其位置处。通过使用变频器从建筑物的电源板15向电机7提供电能来驱动曳引机。电源板15位于电梯井道的外部，因此位于与电梯的电机驱动1不同的位置。变频器包括主电路2，它包括网络桥10，使用该网路桥将来自电源板15的交流电网的供电电压整流进变频器的直流中间电路11。直流中间电路11的直流电压通过开关电机桥12的IGBT晶体管14被进一步转换成电机7的可变幅度和可变频率的供电电压。使用变频器的控制单元6来调整电梯轿厢的速度，该控制单元从电梯控制单元8经由变频器的控制单元6和电梯控制单元8之间的数据通道接收速度参考。变频器的控制单元6接收与电梯曳引机的曳引轮的旋转速度相关的测量数据，并通过使用变频器调整电机7的扭矩，调整曳引轮的旋转速度、并因此调整电梯轿厢的速度符合速度参考。通过调制，即优选地根据脉宽调制通过使用合适的开关指令连接IGBT晶体管，形成使用IGBT晶体管14的电机桥的输出电压来调整扭矩。
在电机制动功率从电机7返回到变频器的直流中间电路11期间，在此情况下，直流中间电路11的电压开始上升。通过开关网络桥10的IGBT晶体管16调整主扼流圈20的电流，返回的功率从直流中间电路11向前提供给电网。直流中间电路11的电压可以借助由扼流圈20和IGBT晶体管形成的斩波电路调整到高于网络电压的设定的恒定电压。适用于欧洲230伏特电网的直流中间电路11的一个恒定电压是大约650伏特，但该电压也可以高于或低于它。
通过使用与变频器的直流中间电路11连接的制动器控制电路13提供电流给制动器的电磁体来控制曳引机的电磁制动器3C。
电梯的电机驱动中是导电的可触及部分，它出于安全原因接地。因此，曳引机的框架部分3B以及附接在框架部分3B上的机械制动器3C通过在电机的端子箱3D处固定接地电缆5(根据电气安装指导的黄绿色电缆)接地。变频器的金属薄板外壳3A以及风扇外壳3E也与上述接地的电缆5连接。接地的电缆5与来自电源板15的供电电缆在相同的电缆束中走线，它的第二端与电源板15中的接地电极22连接。
由于变频器的主电路的高电压，主电路的带电部分使用电气绝缘器4，即使用导电较差并且是电介质(即能够抵抗外部电场)的材料与电机驱动的上述可触及的电气导通部分3A，3B，3C，3D，3E绝缘。合适的塑料、陶瓷、涂料等都可以用作绝缘器4。在带电的主电路2位于距导电部分3A，3B，3C，3D，3E如此之近，以至于为了获得足够的绝缘距离必须使用绝缘器4的那些点处进行绝缘。在图1的实施例中，使用绝缘器4来将变频器中的扼流圈20、网络桥10、直流中间电路11、电机桥12，还有制动控制器13与变频器的金属薄板外壳3A绝缘。此外，使用绝缘器4来将电机7的绕组与曳引机的导电框架3B绝缘。
损坏绝缘器4可能导致接地故障，即主电路2的带电部分与导电部分3A，3B，3C，3D，3E电气连接，并经由导电部分3A，3B，3C，3D，3E的接地电缆5向前与大地22连接。在图1的实施例中，接地电缆5相当长，因为接地电缆仅在设置在距电机驱动1某一距离处的电源板15中与接地电极连接。因此，接地电缆5的阻抗21是如此之大，以至于接地故障会在上述可触及的接地部分3A，3B，3C，3D，3E中导致危险的高(大于50伏特)接触电压。接地电缆的高阻抗21还限制接地电缆5中流过的漏地电流，这不利于检测出接地故障，例如，电源板15中传统的剩余电流保护不一定能够检测出接地故障。电机驱动中发生的电压转换和电流转换也不利于检测，即离开电机桥12进入电机电缆的电流可能明显大于从电源板15流向网络桥10的电流。上述电压转换和电流转换可能由(除了其他之外)变频器的主电路中的能量存储装置导致，所述存储装置是诸如中间电路11中的电容、扼流圈和电机绕组中的电感，这些能量存储装置可以在某些情况下提供一些漏地电流。
出于上述原因，除了其他之外，安全装置被布置在电梯的电机驱动1中，使用该安全装置，可以监测电梯的电机驱动1的电气安全，作为预防上述接地故障情况的预防措施。安全装置使用已有的变频器组件以使得监测程序记录在变频器的控制单元6的软件中的方式实现，该程序从变频器的电流传感器9A，9B接收电流测量数据，还从电梯控制单元8接收与电梯的运行状态相关的信息，并控制变频器的电机桥12和网络桥10的IGBT晶体管14，16，一方面，为了收集有关接地故障的信息，另一方面，为了在诊断出接地故障时使得电机驱动1进入安全状态。当诊断出接地故障时，变频器的控制单元6发送与电机驱动的接地的可触及部分3A，3B，3C，3D，3E相关的与电击危险有关的信息到电梯的控制单元8，控制单元8例如经由无线连接、因特网连接或一些其他这样的、合适的远程连接将信息向前发送给电梯的维修中心9。在下面，将详细描述上述安全装置的操作。
变频器的控制单元6从电梯控制单元8接收与电梯的运行状态相关的信息，即除了其他之外，与电梯是否正在行驶或者电梯是否是空的等待乘客相关的信息。变频器的控制单元6的软件包括电梯停止期间和电梯行驶时不同的用于确定接地故障的不同的确定方法。
在电梯停止期间通过使得与直流中间电路11的正+母线连接的电机桥12的IGBT晶体管连通，或替代性地通过使得与直流中间电路11的负-母线连接的电机桥12的IGBT晶体管连通，一次连通一个以导通，并通过使用电流传感器9B测量在输出电路2B中流过的电流，来确定变频器的输出电路2B中，即从电机桥12持续到电机7的主电路2的子电路中发生的接地故障。如果输出电路2B连接到接地故障，例如由于电机的绕组绝缘的损坏或由于电机的供电电缆的绝缘故障，那么开始有电流流过。如果在输出电路2B中没有接地故障，那么根本没有电流流过或电流极小。阈值K1被记录在变频器的控制单元6的存储器中，比较该阈值和测量得到的电流，如果从变频器的输出电路2B测量得到的电流超过阈值K1，那么控制单元6诊断出发生了接地故障。
也可以在电梯运行期间确定变频器的输出电路2B中的接地故障。在此情况下，使得与直流中间电路11的正母线连接的电机桥12的IGBT晶体管，或替代性地与直流中间电路11的负母线连接的IGBT晶体管连接以同时导通，在此情况下，电机的供电导线接收零电压。使用电流传感器9B测量输出电路2B中流过的电流，如果电流的变化超过记录在变频器的控制单元6中的阈值K2，那么控制单元6诊断出发生了接地故障。提出的接地故障的确定方法适用于根据图1的电机驱动，其中输出电路2B包括在电机7的三个不同相的仅两个相中的电流传感器9B。如果在全部三个相中有独立的电流传感器，那么也可以从测量电流的合成量，即从电流向量的和向量的长度确定接地故障：如果上述电流的合成量超过特定阈值，那么在输出电路中诊断出接地故障。
除了其他之外还由于主电路2的干扰电平在电梯停止期间比在电梯行驶时更小，阈值K1比阈值K2更小，因此可以在电梯停止期间使用比在电梯行驶时(阈值K2)更小的电流阈值K1确定接地故障的原因。较小的电流阈值K1便于诊断出尤其是在其中除了其他之外还由于接地故障导体5的高阻抗21而导致接地故障电流较小的这些电机驱动1中的电击危险。
取代测量电流，在某些情况下，更具体地说，如果在变频器的供电侧串联有较大的阻抗，如中间电路电容的充电电阻，那么还可以通过测量直流中间电路11的电压来确定输出电路2B的接地故障。在此情况下，输出电路2B中的接地故障导致中间电路电压下降。
如上所述，当变频器的控制单元6诊断出已经发生接地故障时，控制单元6将与电击危险有关的信息发送给电梯控制单元8，该信息从该电梯控制单元向前发送到电梯的维修中心9。电梯控制单元8还停用电梯，将驱动阻止规则记录在非易失性存储器中，在这之后基于记录在存储器中的驱动阻止规则阻止使用电梯。在相同的情景中，变频器的控制单元6通过使得电机桥的IGBT晶体管开路来断开输出电路2B中的电流，在此情况下，将处于接地故障中的输出电路2B和接地的导电部分3B，3C断电。
变频器的内部电路2A中，即从电机桥12经由直流中间电路11和网络桥10持续到输入侧的电流传感器9A的主电路2的子电路中发生的接地故障通过使用电流传感器9A测量网络桥10的供电导线中流过的电流，还通过在变频器的控制单元6中计算测量电流的合成量，即电流向量的和向量的长度来确定。阈值K3记录在变频器的控制单元6的存储器中，计算得到的电流合成量与该阈值比较，如果计算得到的电流合成量(它与漏地电流的大小成比例)超过上述阈值，那么控制单元6诊断出已经发生接地故障。将电流合成量的阈值K3选择得如此之小，以使得即使接地导体5的阻抗21将会限制漏地电流，也能检测出接地故障。
如果电梯的电机驱动1可以使用接触器与电源板15绝缘，在诊断出接地故障后，可以通过使得接触器的触点开路，将电机驱动完全断电。然而，在图1的实施例中，在没有使用接触器的情况下实现了电梯的电机驱动1，在此情况下，当诊断出接地障碍时，通过使得网络桥10的IGBT晶体管连接以同时导通来将电机驱动完全断电，在此情况下，供电导线连接为短路，电源板15中的保险丝18烧坏，给电机驱动1的电流供应断开。取代使用保险丝，例如线路保护断路器或自动保险丝也可以用作短路保护设备18。
如上所述，控制单元6还发送与电击危险有关的信息到电梯控制单元8，该信息从该电梯控制单元向前发送到电梯的维修中心9。电梯控制单元8还停用电梯，将驱动阻止规则记录在非易失性存储器中，在这之后基于记录在存储器中的驱动阻止规则阻止使用电梯。
再次使用电梯需要维修人员在他/她访问电梯时从电梯控制单元8的手动用户界面将驱动阻止规则重置为关闭。
在一些实施例中，变频器的控制单元6发送的电击警告还包含与变频器的内部电路2A或变频器的内部电路2B中是否发生接地故障相关的信息。该信息可以传送到维修中心8，它可以用于方便故障修复。
上面借助于本发明的实施例的几个示例对本发明进行了描述。对本领域技术人员显而易见的是，本发明不限于上述这些实施例，在权利要求限定的本发明概念的范围内的许多其他的应用也是可以的。

Claims (1)

1.一种电梯系统的安全装置，用于监测电梯的电气安全，所述安全装置包括电梯的电机驱动(1)，所述电机驱动(1)包括：
主电路(2)；
接地的可触及导电部分(3A，3B，3C，3D，3E)；
其特征在于，所述电梯的电机驱动包括适配为将上述导电部分(3A，3B，3C，3D，3E)和上述主电路(2)电气绝缘的绝缘器(4)；
其特征还在于，所述安全装置包括监测电路(6)，其被配置为
确定上述主电路的接地故障，并且如果诊断出上述接地故障，
形成指示电梯的电机驱动(1)中的电击危险的信号；
其特征在于，所述安全装置包括与监测电路(6)连接的驱动阻止装置(8，13，14)，所述驱动阻止装置被配置为当诊断出接地故障时停止使用电梯，
其中，所述监测电路(6)被配置为基于电梯的运行状态选择上述导电部分(3A，3B，3C，3D，3E)的漏地电流的阈值，并基于上述导电部分(3A，3B，3C，3D，3E)的漏地电流确定上述主电路(2)的接地故障。
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