DE102013113259A1 - elevator system - Google Patents
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Abstract
In einer Aufzugsanlage (100) mit Treibscheibenantrieb, der die Rückgewinnung von elektrischer Energie ermöglicht, die in einem elektrischen Energiespeicher (38) gespeichert wird, ist vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher (38) das über ein Seil (14) mit dem Fahrkorb (10) verbundene Gegengewicht (12) für den Fahrkorb (10) bildet oder Teil desselben ist. Bevorzugt ist der elektrische Energiespeicher (38) in Form von in Reihe geschalteten Bleiakkumulatoren (B1, B2, B3, ... B42) bereitgestellt.In an elevator system (100) with a traction sheave drive, which enables electrical energy to be recovered and stored in an electrical energy store (38), it is provided that the electrical energy store (38) connects the car (10) to the elevator car (10 ) connected counterweight (12) for the car (10) forms or is part of the same. The electrical energy store (38) is preferably provided in the form of series lead batteries (B1, B2, B3, ... B42).
Description
Die Erfindung betrifft eine Aufzugsanlage mit einem Treibscheibenantrieb. The invention relates to an elevator installation with a traction sheave drive.
In einer solchen Aufzugsanlage gibt es zu dem Fahrkorb, in dem Personen und/oder Lasten befördert werden, ein Gegengewicht. Der Fahrkorb und das Gegengewicht sind über Tragseile miteinander verbunden, welche über eine Treibscheibe geführt sind. An der Treibscheibe greift eine elektrische Maschine an, die Treibscheibe ist also mit der elektrischen Maschine gekoppelt. Neben der Funktion der elektrischen Maschine als Elektromotor zum Zwecke des Antreibens der Treibscheibe, damit die im Reibschluss mit der Treibscheibe befindlichen Seile bewegt werden und damit der Fahrkorb und das Gegengewicht bewegt werden, ist die elektrische Maschine auch als Generator betreibbar. Das ist dann möglich, wenn das jeweils schwerere Element aus Fahrkorb und Gegengewicht nach unten bewegt werden soll. In diesem Falle verhindert die Treibscheibe sogar ein zu schnelles Herunterfahren des schwereren Elements: Bei der Drehung der Treibscheibe wird elektrische Energie gewonnen. In such an elevator system there is a counterweight to the car in which persons and / or loads are carried. The car and the counterweight are connected to each other via support cables, which are guided over a traction sheave. At the traction sheave engages an electric machine, the traction sheave is thus coupled to the electric machine. In addition to the function of the electric machine as an electric motor for the purpose of driving the traction sheave, so that the frictionally engaged with the traction sheave ropes are moved and thus the car and the counterweight are moved, the electric machine can also be operated as a generator. This is possible if the heavier element of car and counterweight is to be moved down. In this case, the traction sheave even prevents a too fast shutdown of the heavier element: As the traction sheave rotates, electrical energy is gained.
Die Energie kann grundsätzlich in ein Verbrauchernetz zurückgespeist werden. Für den Betreiber einer Aufzugsanlage ist es jedoch am effizientesten, wenn die gewonnene elektrische Energie einem elektrischen Energiespeicher der Aufzugsanlage zugeführt wird, um für den Betrieb der elektrischen Maschine als Elektromotor später wieder entnehmbar zu sein. The energy can basically be fed back into a consumer network. For the operator of an elevator system, however, it is most efficient if the electrical energy obtained is supplied to an electrical energy store of the elevator installation in order to be later removed again for the operation of the electrical machine as an electric motor.
Als elektrischer Energiespeicher ist beispielsweise bisher ein Kondensator von besonders großer Kapazität vorgesehen. As an electrical energy storage, for example, a capacitor of particularly large capacity is previously provided.
Eine besonders gut geeignete Stelle, an der der elektrische Kondensator vorgesehen wird, ist ein Frequenzregelgerät (bzw. Frequenzumrichter): Ein solches Frequenzregelgerät empfängt die Drei-Phasen-Netzspannung und weist eine Gleichrichterstufe auf, um diese Drei-Phasen-Netzspannung gleichzurichten. Diese Gleichspannung wird im sogenannten „Gleichstrom-Zwischenkreis“ des Frequenzregelgerätes gespeichert, der üblicherweise von besagtem Kondensator von großer Kapazität gebildet wird. Diesem Zwischenkreis ist eine Wechselrichterstufe nachgeordnet, die die gleichgerichtete Spannung wieder in eine Wechselspannung wandelt, allerdings mit einer anderen Frequenz als die der Netzfrequenz. Die Frequenz wird von einem Mikrokontroller des Frequenzregelgerätes variabel erzeugt, je nachdem mit welcher Drehzahl der Aufzugsantriebsmotor gerade drehen soll. Die Stromstärke des durch den Antriebsmotor fließenden Stroms, der nötig ist um die per Frequenz vorgegebene Drehzahl zu halten, wird von besagtem Mikrokontroller geregelt. Der Energiespeicher kann mit einem ersten Pol an einem Abgriff zwischen dem Gleichrichter und dem Wechselrichter angeschlossen werden, mit einem zweiten Pol an einer Masseleitung. A particularly suitable location at which the electrical capacitor is provided is a frequency control device (or frequency converter). Such a frequency control device receives the three-phase mains voltage and has a rectifier stage to rectify this three-phase mains voltage. This DC voltage is stored in the so-called "DC link" of the frequency control device, which is usually formed by said capacitor of large capacity. This DC link is followed by an inverter stage, which converts the rectified voltage back into an AC voltage, but with a different frequency than the mains frequency. The frequency is variably generated by a microcontroller of the frequency control device, depending on the speed with which the elevator drive motor is about to turn. The current intensity of the current flowing through the drive motor, which is necessary to keep the frequency specified by frequency, is controlled by said microcontroller. The energy store may be connected to a first pole at a tap between the rectifier and the inverter with a second pole on a ground line.
Nun ist es wünschenswert, wenn Energie in einem besonders großen Ausmaß gespeichert werden kann. Andererseits ist für viel Raum in Anspruch nehmende Energiespeichereinrichtungen wenig Platz, insbesondere gerade bei einer Aufzugsanlage ohne Betriebsraum. Now it is desirable to be able to store energy to a particularly great extent. On the other hand, space-consuming energy storage devices take up little space, especially in the case of an elevator installation without an operating room.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Energieeffizienz einer Aufzugsanlage der eingangs geschilderten Gattung zu verbessern und hierbei einem beschränktem Raumangebot Rechnung zu tragen. It is the object of the present invention to improve the energy efficiency of an elevator system of the type described above and to take into account a limited space.
Die Aufgabe wird durch eine Aufzugsanlage mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. The object is achieved by an elevator system with the features according to claim 1.
Gemäß der Erfindung wird somit der elektrische Energiespeicher als Gegengewicht vorgesehen oder ist zumindest Teil desselben. According to the invention thus the electrical energy storage is provided as a counterweight or is at least part of the same.
Dadurch, dass der elektrische Energiespeicher das Gegengewicht bildet oder Teil desselben ist, muss kein gesonderter Platz außerhalb des Aufzugsschachts für diesen elektrischen Energiespeicher geschaffen werden. Ein Gegengewicht ist ohnehin vorzusehen; typischerweise wiegt es soviel wie der leere Fahrkorb zuzüglich der Hälfte der Nennlast. Hier besteht genügend Spielraum für einen aufwändigen Energiespeicher. The fact that the electrical energy storage forms the counterweight or is part of the same, no separate space outside the elevator shaft for this electrical energy storage must be created. A counterweight is to be provided anyway; typically, it weighs as much as the empty car plus half the rated load. Here there is enough scope for a complex energy storage.
Insbesondere ermöglicht es die Erfindungsidee, als elektrischen Energiespeicher eine Mehrzahl von Akkumulatoren vorzusehen, etwa von Bleiakkumulatoren. Solche Akkumulatoren sind besonders schwer; vergleicht man sie mit einem herkömmlichen Gegengewicht aus beispielsweise Stahl, nehmen sie aber nicht wesentlich mehr Platz als dieses Gegengewicht ein. In particular, the idea of the invention makes it possible to provide a plurality of rechargeable batteries, such as lead-acid batteries, as electrical energy store. Such accumulators are particularly heavy; compared to a conventional counterweight made of steel, for example, they do not occupy much more space than this counterweight.
Insbesondere das in Bleiakkumulatoren vorhandene Blei und Bleioxid hat eine hohe spezifische Dichte. In particular, the lead and lead oxide present in lead-acid batteries has a high specific gravity.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst hierbei der elektrische Energiespeicher zwischen sechsunddreißig und fünfundvierzig, bevorzugt zweiundvierzig 12 V-Akkumulatoren. Herkömmliche Bleiakkumulatoren haben eine Nennspannung von 12 V, und bei Reihenschaltung der genannten Anzahl von 12 V-Akkumulatoren erhält man solche Betriebsspannungen, wie sie in Aufzugsanlagen herkömmlicherweise eingesetzt werden. In a preferred embodiment, the electrical energy store in this case comprises between thirty-six and forty-five, preferably forty-two 12 V accumulators. Conventional lead-acid batteries have a rated voltage of 12 V, and in series connection of said number of 12 V batteries to obtain such operating voltages, as they are conventionally used in elevator systems.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elektrische Maschine und das Gegengewicht über ein hängendes elektrisches Kabel miteinander elektrisch verbunden; dann kann elektrischer Strom zwischen dem Energiespeicher als bzw. in dem Gegengewicht und der elektrischen Maschine fließen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Fahrkorb und das Gegengewicht über ein hängendes elektrisches Kabel miteinander elektrisch verbunden sind. Auf diese Weise kann aus dem Gegengewicht heraus elektrische Energie zu Verbrauchern in dem Fahrkorb geführt werden. In a preferred embodiment of the invention, the electric machine and the Counterweight electrically connected to each other via a hanging electrical cable; then electrical current can flow between the energy storage as or in the counterweight and the electric machine. Alternatively or additionally, it is possible that the car and the counterweight are electrically connected to each other via a hanging electrical cable. In this way, electric energy can be supplied to consumers in the car from the counterweight.
Um elektrischen Strom von dem sich ja je nach Lage des Fahrkorbs in unterschiedlicher Höhe befindlichen Gegengewicht zu einem Verbraucher außerhalb des Gegengewichts fließen zu lassen, kann auch vorgesehen sein, dass das Gegengewicht – wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt – in Schienen geführt ist. Als Maßnahme wird dann in diesem Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass zumindest eine Schiene elektrisch mit einem Spannungspol des elektrischen Energiespeichers gekoppelt ist. In order to allow electric current to flow from the counterweight depending on the position of the elevator car to a consumer outside the counterweight, provision may also be made for the counterweight - as is known per se from the prior art - to be guided in rails , As a measure, it is then provided in this aspect of the invention that at least one rail is electrically coupled to a voltage pole of the electrical energy store.
Wie schon eingangs erwähnt, wird der elektrische Energiespeicher bevorzugt so kontaktiert, dass er zwischen dem Gleichrichter und dem Wechselrichter eines Frequenzregelgeräts elektrisch geschaltet ist und somit den Gleichstromzwischenkreis des Frequenzregelgerätes bildet. As already mentioned, the electrical energy store is preferably contacted so that it is electrically connected between the rectifier and the inverter of a frequency control device and thus forms the DC intermediate circuit of the frequency control device.
Zur Erläuterung die Funktionsweise eines Frequenzregelgerätes:
Der Mikrokontroller steuert drei Leistungshalbleiter an, die aus der Gleichspannung des Zwischenkreises wieder sinusförmigen 3-phasigen Drehstrom machen. Die Frequenz dieses Drehstroms ist dabei variabel und kann vom Mikrokontroller innerhalb gewisser Grenzen frei gewählt werden. Ziel dieser Vorgehensweise ist es, den Drehstrom-Antriebsmotor immer genau mit der Drehzahl drehen zu lassen, die von der Frequenz des Drehstroms vorgegeben wird. Dann ist nämlich der Wirkungsgrad des Motors am höchsten. Die Veränderung der Drehfrequenz ist für den Frequenzregler also das Mittel, um den Aufzug vom Stillstand bis zur Nenngeschwindigkeit, und wieder zurück zum Stillstand, lastunabhängig immer genau nach einer vorgegebenen Fahrkurve (Drehzahlkurve) stufenlos zu bewegen. Zusätzlich regelt der Mikrokontroller die Stromstärke des Stroms durch den Motor, sodass niemals mehr Strom fließt, als unbedingt nötig ist, damit die Drehzahl des Motors der vorgegebenen Drehfrequenz des Drehstroms gemäß der Drehzahlkurve folgt. Dazu wird durch den Mikrokontroller eine Pulsbreitenmodulation der drei Phasen des erzeugten Drehstroms verwendet. Jede Phase wird mit einer Periodizität von typisch 12kHz bis 16kHz (hängt von der Baugröße des Gerätes ab) andauernd ein- und ausgeschaltet, also „gepulst“. Wenn das Regelgerät mehr Strom fließen lassen will, so lässt es die Einschaltdauer der Impulse länger, die Impulse also breiter werden, und umgekehrt. Um zu wissen, ob nun mehr oder weniger Strom nötig ist, hat der Motor einen Sensor (Inkrementaldrehgeber), den das Regelgerät auswertet. Das Regelgerät prüft also andauernd, ob die Drehzahl des Motors gegenüber der angesteuerten Drehfrequenz zu langsam ist, oder nicht. Ist der Motor zu langsam, wird die Stromstärke, die auf den Motor gegeben wird, erhöht. Ist der Motor zu schnell, so wird diese Stromstärke verringert. Dabei kann der Strom auch negativ werden, was bedeutet dass der Motor nun als Generator arbeitet und damit bremst. Auch dieser erzeugte Strom wird geregelt, und damit auch die Bremswirkung des Motors. Das Ganze immer mit dem Ziel, den Motor immer genau so schnell drehen zu lassen, wie es der vorgegebenen Fahrkurve (Drehzahlkurve) entspricht, die die Drehzahl in Abhängigkeit von der Zeit oder dem Weg angibt. Der erzeugte Strom gelangt über die Leistungshalbleiter wieder in den Gleichstromzwischenkreis und bewirkt, dass die Spannung in diesem ansteigt. Die Akkumulatoren in dem Zwischenkreis werden geladen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine elektrische Verbrauchereinrichtung, die sich in oder an dem Fahrkorb befindet, elektrisch mit einem Akkumulator oder einer Reihenschaltung aus einer Mehrzahl von Akkumulatoren gekoppelt oder koppelbar, um einen Notstrombetrieb zu ermöglichen. Auf diese Weise wird der elektrische Energiespeicher gleichzeitig als Notstromvorrichtung einsetzbar. To explain the operation of a frequency control device:
The microcontroller controls three power semiconductors that make sinusoidal three-phase current from the DC voltage of the DC link. The frequency of this three-phase current is variable and can be freely selected by the microcontroller within certain limits. The aim of this procedure is always to let the three-phase drive motor rotate exactly with the speed, which is determined by the frequency of the three-phase current. Then the efficiency of the engine is highest. The change in the rotational frequency is therefore the means for the frequency controller to steplessly move the elevator from standstill to rated speed, and back again to standstill, exactly according to a given travel curve (speed curve). In addition, the microcontroller controls the current through the motor so that there is never more current than is absolutely necessary for the motor speed to follow the predetermined rotational frequency of the three phase current according to the speed curve. For this purpose, a pulse width modulation of the three phases of the generated three-phase current is used by the microcontroller. Each phase is constantly switched on and off with a periodicity of typically 12kHz to 16kHz (depends on the size of the device), ie "pulsed". If the control device wants to allow more current to flow, it makes the duty cycle of the pulses longer, ie the pulses become wider, and vice versa. To know whether more or less power is required, the motor has a sensor (incremental encoder), which the controller evaluates. The control unit thus constantly checks whether the speed of the motor is too slow with respect to the controlled rotational frequency or not. If the engine is too slow, the current given to the motor will be increased. If the engine is too fast, this current is reduced. The current can also be negative, which means that the engine now works as a generator and thus brakes. Also, this generated power is regulated, and thus the braking effect of the engine. The aim is always to let the engine always rotate just as fast as it corresponds to the given travel curve (speed curve), which indicates the speed as a function of time or the way. The generated current passes through the power semiconductors back into the DC link and causes the voltage increases in this. The accumulators in the DC link are charged. In a preferred embodiment of the invention, at least one electrical load device located in or on the car is electrically coupled or couplable to an accumulator or a series circuit of a plurality of accumulators to enable emergency power operation. In this way, the electrical energy storage can be used simultaneously as an emergency power device.
Hierbei ist es in einer Ausführungsform vorgesehen, dass zumindest zwei elektrische Verbrauchereinrichtungen, welche unterschiedliche Werte für eine Betriebs-Gleichspannung aufweisen, mit einer unterschiedlichen Anzahl von einem oder mehreren Akkumulatoren (die dann in Reihe geschaltet sind) gekoppelt sind. In this case, it is provided in one embodiment that at least two electrical load devices, which have different values for a DC operating voltage, are coupled to a different number of one or more accumulators (which are then connected in series).
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the drawings, in which
Eine im Ganzen mit
Bei der Aufzugsanlage
Das Blei der Bleiakkumulatoren hat ein hohes spezifisches Gewicht und eignet sich daher in besonderem Maße zur Verwendung in einem Gegengewicht. Hier muss lediglich noch die geeignete Maßnahme getroffen werden, wie elektrischer Strom zu dem sich herauf und herunter bewegenden Gegengewicht fließen kann und wieder zurück. The lead of lead-acid batteries has a high specific gravity and is therefore particularly suitable for use in a counterweight. Here only the appropriate measure must be taken, as electric current can flow to the up and down moving counterweight and back again.
Bei einer Ausführungsform ist das Gegengewicht über ein hängendes Kabel
Anhand von
Bei einer Variante liegen beide Führungsschienen
Die Verwendung von 12 V-Bleiakkumulatoren B1, B2, ..., B42 hat den Vorteil, dass nicht nur ein einzelner Spannungsabgriff möglich ist, sondern an einer in
Anhand der
Based on
Eine zweite Verbrauchereinrichtung V2 erhält Spannung von einer Reihenschaltung der Bleiakkumulatoren B1 und B2, also eine Gleichspannung von +24 V. Bei dieser zweiten Verbrauchereinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Steuereinrichtung für den Betrieb der Aufzugsanlage. In
Eine dritte Verbrauchereinrichtung V3 erhält elektrische Spannung durch eine Reihenschaltung der Bleiakkumulatoren B1, B2 und B3, somit ein Potential von +36 V. Bei der dritten elektrischen Verbrauchereinrichtung V3 handelt es sich beispielsweise um Elektromotoren zum Öffnen und Schließen von Fahrkorbtüren
Eine vierte Verbrauchereinrichtung V4 erhält die Spannung aus einer Reihenschaltung von 17 Bleiakkumulatoren B1, B2, B3, ..., B17, somit ein elektrisches Potential von +204 V. Bei der vierten elektrischen Verbrauchereinrichtung handelt es sich beispielsweise um die beiden Elektromagnete zum Öffnen der beiden Haltebremsen
Eine fünfte elektrische Verbrauchereinrichtung V5 wird durch eine Reihenschaltung von 19 Bleiakkumulatoren B1, B2, B3, ..., B17, B18, B19 gespeist, sodass ein Potential von +128 V anliegt. Bei der fünften Verbrauchereinrichtung V5 handelt es sich beispielsweise um eine Beleuchtungseinrichtung für den Fahrkorb
Eine sechste Verbrauchereinrichtung V6 erhält die Spannung der Reihenschaltung sämtlicher 42 Bleiakkumulatoren B1, B2, B3–B42. Es handelt sich hierbei u. a. um die Zwischenkreisspannung des Frequenzregelgeräts
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Fahrkorb car
- 12 12
- Gegengewicht counterweight
- 14 14
- Seil rope
- 16 16
- Treibscheibe traction sheave
- 20 20
- elektrische Maschine electric machine
- 24 24
- Frequenzregelgerät Frequency Control Unit
- 26 26
- Gleichrichter rectifier
- 28 28
- Sensor sensor
- 30 30
- Rotor rotor
- 32 32
- Mikrocontroller microcontroller
- 34 34
- Wechselrichter inverter
- 36 36
- Halbleiterschalter Semiconductor switches
- 38 38
- elektrischer Energiespeicher electrical energy storage
- 42, 54 42, 54
- hängendes elektrisches Kabel hanging electrical cable
- 44, 44a, 44b44, 44a, 44b
- Wand des Aufzugsschachts Wall of the elevator shaft
- 46a, 46b 46a, 46b
- Führungsschienen guide rails
- 48a, 48b 48a, 48b
- Führungsstifte oder -platten Guide pins or plates
- 50a, 50b 50a, 50b
-
Ausnehmungen in Führungsschienen
48a ,48b Recesses inguide rails 48a .48b - 52a, 52b 52a, 52b
- Bereiche areas
- 56 56
- Anschluss connection
- 58a, 58b 58a, 58b
- Fahrkorbtüren Car doors
- 60 60
- Haltebremsen holding brakes
- 100 100
- Aufzugsanlage elevator system
- B1, B2, ..., B42 B1, B2, ..., B42
- Bleiakkumulatoren lead-acid batteries
- V1, V2. V3, V4, V5, V6V1, V2. V3, V4, V5, V6
- Verbrauchereinrichtungen consumer devices
Claims (8)
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DE102012111660 | 2012-11-30 | ||
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |