DE102016008283B4

DE102016008283B4 - Motorantriebsvorrichtung umfassend einen widerstandsbremskreis

Info

Publication number: DE102016008283B4
Application number: DE102016008283.6A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu SHIKAGAWA; Sou Saito
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2036-07-08
Also published as: US10054640B2; CN106357168B; US20170016958A1; JP6200461B2; DE102016008283A1; CN106357168A; JP2017022940A

Abstract

Motorantriebsvorrichtung (1) umfassend einen Widerstandsbremskreis (21), der ein zwischen Eingangsklemmen eines Motors (2) angeordnetes Relais (31) schließt, um einen ohmschen Kurzschluss zwischen den Eingangsklemmen zum Erzeugen eines Verzögerungsdrehmoments im Motor (2) zu verursachen, wobei die Vorrichtung (1) Folgendes umfasst:eine Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit (11), die einen Wert des durch den Widerstandsbremskreis (21) fließenden Widerstandsbremsstroms auf Basis einer Motordrehzahl und eines für den Motor (2) und den Widerstandsbremskreis (21) vordefinierten Parameter berechnet;eine Stromwärme-Berechnungseinheit (12), die eine aus einem zu einem Kontakt des Relais (31) gelieferten Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme in einem Widerstandsbrems-Zeitraum auf Basis des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit (11) ermittelten Widerstandsbremsstroms berechnet.eine Speichereinheit (13), die vorab eine Tabelle zum Definieren einer Beziehung zwischen einem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und einer aus einem in der Nähe des Kontakts des Relais (31) erzeugten Lichtbogen resultierenden Stromwärme entsprechend dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens speichert;eine Integrationseinheit (14), die jedes Mal, wenn ein Widerstandsbremsen durchgeführt wird:- eine aus einem Lichtbogen resultierende Stromwärme integriert, oder- eine aus einem Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme integriert, oder- eine Summe der aus dem Lichtbogen resultierenden Stromwärme und der aus dem Widerstandsbremsstrom resultierenden Stromwärme integriert;wobei die aus dem Lichtbogen resultierende Stromwärme aus der Tabelle als eine Stromwärme ermittelt wird, die dem Wert des Widerstandsbremsstroms entspricht, der durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit (11) bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelt ist,und wobei die aus dem Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme von der Stromwärme-Berechnungseinheit (12) in dem Widerstandsbrems-Zeitraum ermittelt wird; undeine Vergleichseinheit (15), die einen durch die Integrationseinheit (14) ermittelten Integrationswert mit einem vorgegebenen Referenzwert vergleicht und ein Vergleichsergebnis ausgibt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung umfassend einen Widerstandsbremskreis.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Motorantriebsvorrichtung verwendet meist eine Widerstandsbremse, die einen Kurzschluss zwischen den Eingangsklemmen eines Motors zum Durchführen eines Widerstandsbremsens bei Anomalien wie einem Notstopp oder Auftreten eines Alarms bewirkt.
Ein Widerstandsbremskreis umfasst typischerweise ein Widerstandsbremskreis-Relais (nachfolgend vereinfachend als „Relais“ bezeichnet), das zwischen den Eingangsklemmen eines Motors angeordnet ist, und einen mit dem Relais verbundenen Widerstandsbremswiderstand. Beim Widerstandsbremsen wird die Versorgung des Motors mit Antriebsleistung unterbrochen, woraufhin das Relais schließt, um einen Kurzschluss zwischen den Eingangsklemmen des Motors (das heißt zwischen den Phasen der Motorwicklungen) zu bewirken. Da der Motor auch nach elektrischem Trennen von der Stromversorgung einen magnetischen Fluss aufrecht erhält und beim Drehen durch die Trägheit als ein elektrischer Generator dient, fließt der dadurch erzeugte Strom in den Widerstandsbremswiderstand durch das geschlossene Relais und erzeugt ein Verzögerungsdrehmoment im Motor. Auf diese Weise kann der Widerstandsbremskreis schnell die Drehungsenergie des Motors in Stromwärme durch Widerstandsbremswiderstand (und Motorwicklungswiderstand) zum Durchführen eines Widerstandsbremsens umwandeln.
Im Allgemeinen umfasst das Relais im Widerstandsbremskreis Kontakte, deren Öffnungs- und Schließlebensdauer wesentlich von der zwischen den Kontakten beim Kontaktöffnen und -schließen anliegenden Spannung abhängt. Wenn das Relais von einem offenen zu einem geschlossenen Zustand wechselt, tritt ein Phänomen für eine vorgegebene Zeit auf, das als Kontaktprellen bezeichnet wird und bei dem die Oberflächen von zwei Kontakten, die das Relais bilden, Kontakt und Trennen in Schritten wiederholen, und anschließend kommen die Kontakt schließlich stabil in Kontakt miteinander und kommen zu einem geschlossenen Zustand. Allerdings führt der Versuch, das Intervall zwischen den Kontakten zu schließen, während eine hohe Spannung zwischen den Kontakten des Relais anliegt, zu einem Funken zwischen den Kontakten aufgrund einer Bogenentladung während des Kontaktprellens. Solch ein Funke verschweißt die Kontakte des Relais oder verschleißt diese, wodurch sich die Lebensdauer des Relais verkürzt. Zum Ersetzen des Relais zu einem geeigneten Zeitpunkt muss eine genaue Vorhersage der Lebensdauer des Relais möglich sein.
Wie beispielsweise in der JP H05-266290 A beschrieben, werden in einem Verfahren zur Vorhersage der Lebensdauer des Relais das Ergebnis der Lebensdauer-Vorhersageberechnung auf Basis der Spannung oder des Stroms, die bzw. der am Relais anliegt, und das Zählergebnis der Zahl von Relaisbetätigungen verglichen und die Lebensdauer angezeigt.
Wie beispielsweise in der JP H08-33195 A beschrieben, ermittelt ein anderes Verfahren die Phase von durch den Widerstandsbremskreis fließenden Strom während des Widerstandsbremsvorgangs und dessen Größe in dieser Phase, berechnet es die Kapazität des Widerstandsbremskreises pro Widerstandsbremsvorgang-Zeitraum und bestimmt es, dass der Widerstandsbremskreis eine Abweichung aufweist, wenn der Widerstandsbremsstrom größer ist als der maximale Strom oder die Kapazität des Widerstandsbremskreises höher ist als die maximale Kapazität.
Aus der JP H06-178438 A ist eine Motorantriebsvorrichtung bekannt, mit einem Hauptstromkreis, einem Leistungsbus und einem Motor, wobei der Hauptstromkreis zwischen dem Leistungsbus und dem Motor mit einem elektromagnetischen Schütz ausgestattet ist, wobei eine Logikoperationsschaltung aus dem erfassten Strom des Hauptstromkreises beim Ausschaltvorgang des elektromagnetischen Schützes die Lebensdauer des elektromagnetischen Schützes beurteilt.
Aus der DE 102007059492 A1 ist eine Motorantriebsvorrichtung eines Industrieroboters bekannt, mit einem Motor, einem Schalter und Bremswiderständen, wobei der Industrieroboter derart eingerichtet ist, während einer Bremsung den zweiten Schalter zu schließen, um den Motor direkt über die Bremswiderstände kurz zu schließen.
Aus der JP 2013-179741 A und der US 9515581 B2 sind weitere Motorantriebsvorrichtungen bekannt, bei denen der Motor über Bremswiderstände und zugehörige mechanische Schalter abgebremst wird.
Aus der DE 102010041998 A1 ist ein Verfahren zur Vorhersage der Einsatzfähigkeit und der Lebensdauer eines Relais oder eines Schützes bekannt, wobei ein durch das Relais oder das Schütz fließender Strom und/oder eine an dem Relais oder dem Schütz anliegende Spannung wiederholt gemessen wird, die Messwerte an eine Beobachtungseinheit übermittelt werden und die Beobachtungseinheit auf Grundlage der Messwerte und eines Modells eine Vorhersage über die Einsatzfähigkeit des Relais oder des Schützes macht.
Wie zuvor beschrieben kann die Relaislebensdauer-Vorhersage gemäß den herkömmlichen Verfahren vorzugsweise eine Stromerfassungseinheit verwenden, die einen durch das Relais fließenden Strom erfasst und bestimmte Kosten verursacht, was das Erzielen einer kompakten Vorrichtung erschwert. Insbesondere kann die Motorantriebsvorrichtung vorzugsweise mit nicht nur einer Stromerfassungseinheit für den Motorantrieb ausgestattet sein, sondern auch mit einer separaten Stromerfassungseinheit für die Relaislebensdauer-Vorhersage im Widerstandsbremskreis. Dies erhöht entsprechend die Kosten und kann eine große Motorantriebsvorrichtung bedeuten.
Ferner ist, da die Lebensdauer des Relais jedes Mal verkürzt wird, wenn ein Lichtbogen aufgrund des Kontaktprellens zwischen den Kontakten des Relais auf die zuvor beschriebene Weise erzeugt wird, die ohne Gefahr von Schäden durch den Lichtbogen vorhergesagte Lebensdauer ungenau.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgrund der zuvor beschriebenen Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung im Bereitstellen einer kompakten, kostengünstigen Motorantriebsvorrichtung, welche die Lebensdauer eines Relais in einem Widerstandsbremskreis genau vorhersagen kann.
Zum Erfüllen der vorhergehenden Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Motorantriebsvorrichtung bereit, umfassend einen Widerstandsbremskreis, der ein zwischen den Eingangsklemmen eines Motors angeordnetes Relais schließt, um einen ohmschen Kurzschluss zwischen den Eingangsklemmen zum Erzeugen eines Verzögerungsdrehmoments zu verursachen, eine Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit, die den Wert des durch den Widerstandsbremskreis fließenden Widerstandsbremsstroms auf Basis der Motordrehzahl und eines für den Motor und den Widerstandsbremskreis vordefinierten Parameters berechnet, eine Stromwärme-Berechnungseinheit, die eine von einem an einen Kontakt des Relais im Widerstandsbremszeitraum gelieferten Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme auf Basis des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit ermittelten Wertes des Widerstandsbremsstroms berechnet, eine Speichereinheit, die vorab eine Tabelle zum Definieren der Beziehung zwischen dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und der aus einem in der Nähe des Kontakts des Relais erzeugten Lichtbogen resultierenden Stromwärme entsprechend dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens speichert, eine Integrationseinheit, welche die aus einem Lichtbogen resultierende und aus der Tabelle als eine Stromwärme entsprechend dem Wert des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelten Widerstandsbremsstroms ermittelte Stromwärme, die aus einem Widerstandsbremsstrom resultierende und durch die Stromwärme-Berechnungseinheit im Widerstandsbrems-Zeitraum ermittelte Stromwärme oder die Summe der aus dem Lichtbogen resultierende Stromwärme und der aus dem Widerstandsbremsstrom resultierenden Stromwärme integriert, wenn ein Widerstandsbremsen durchgeführt wird, und eine Vergleichseinheit, die einen durch die Integrationseinheit ermittelten Integrationswert mit einem vorgegebenen Referenzwert vergleicht und ein Vergleichsergebnis ausgibt.
Die Motorantriebsvorrichtung kann ferner eine Alarmeinheit umfassen, die einen Alarm ausgibt, wenn das Vergleichsergebnis ergibt, dass der Integrationswert den Referenzwert überschritten hat.
Die Motorantriebsvorrichtung kann ferner eine Anzeigeeinheit umfassen, die das Vergleichsergebnis anzeigt.
Die Tabelle kann nicht nur die Beziehung zwischen dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und die aus dem Lichtbogen resultierende Stromwärme definieren, sondern auch die Beziehung zwischen der aus dem Lichtbogen resultierende Stromwärme und Informationen zur Darstellung von wenigstens einem Element der Gruppe umfassend die Spannung zwischen den Eingangsklemmen des Motors, die Feuchtigkeit in der Nähe des Motors, der Luftdruck in der Nähe des Motors und die Temperatur in der Nähe des Motors bei Beginn des Widerstandsbremsens. Die aus dem Lichtbogen resultierende Stromwärme kann auf Basis der Informationen und des Werts des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens, definiert in der Tabelle, jedes Mal ermittelt werden, wenn ein Widerstandsbremsen durchgeführt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser zu verstehen.

1 zeigt ein Prinzipblockdiagramm zur Darstellung einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt ein Schaltbild zur Darstellung eines Widerstandsbremskreises und eines vergleichbaren Kreises entsprechend einer Phase eines Motors im Widerstandsbrems-Zeitraum.
3 zeigt ein Fließbild zur Darstellung der Schrittfolge der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend ist eine Motorantriebsvorrichtung umfassend einen Widerstandsbremskreis in Bezug die Zeichnungen beschrieben. Es ist aber darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen oder Ausführungsformen beschränkt ist.
1 zeigt ein Prinzipblockdiagramm zur Darstellung einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Hier ist eine Motorantriebsvorrichtung 1 beschrieben, die den Antrieb von nur einem dreiphasigen Wechselstrommotor 2 steuert. Die Zahl von beim Antrieb durch Motorantriebsvorrichtung 1 gesteuerten Motoren 2 schränkt die vorliegende Erfindung nicht im Besonderen ein und es kann eine Vielzahl von Motoren 2 verwendet werden. Wenn eine Vielzahl von Motoren 2 verwendet wird, wird eine Vielzahl von Widerstandsbremskreisen 21 entsprechend den Motoren 2 bereitgestellt und es wird ebenfalls eine (nachfolgend zu beschreibende) Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20 für jeden Widerstandsbremskreis 21 bereitgestellt.
Die Motorantriebsvorrichtung 1 umfasst einen Wechselrichter 41, einen Widerstandsbremskreis 21, eine Widerstandsbrems-Befehlseinheit 22 und eine Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20.
Der Wechselrichter 41 wandelt einen von der Gleichstromeingangsseite (nicht dargestellt) gelieferten Gleichstrom in einen Wechselstrom für den Antrieb des Motors 2 um. Der vom Wechselrichter 41 ausgegebene Wechselstrom wird dem Motor 2 über die Eingangsklemmen des Motors 2 zugeführt, um den Motor 2 in Drehung zu versetzen. Die Gleichstromeingangsseite des Wechselrichters 41 ist typischerweise mit einem Gleichrichter (nicht dargestellt) ausgestattet, der einen von einer herkömmlichen Wechselstromversorgung gelieferten Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt und den Gleichstrom ausgibt. Zur Vereinfachung der Beschreibung stellt die 1 keine Steuerung zum Veranlassen des Wechselrichters 41 zum Ausgeben eines Wechselstroms zum Antreiben des Motors 2 dar.
Der Widerstandsbremskreis 21 umfasst ein Widerstandsbremskreis-Relais 31 (nachfolgend vereinfachend als „Relais“ bezeichnet), das zwischen den Eingangsklemmen des Motors 2 angeordnet ist, und einen mit dem Relais 31 verbundenen Widerstandsbremswiderstand 32. Beim Widerstandsbremsen weist die Widerstandsbrems-Befehlseinheit 22 als einen Widerstandsbremsbefehl den Wechselrichter 41 an, den Motor 2 nicht mit Antriebsleistung zu versorgen, und den Widerstandsbremskreis 21 an, das Relais 31 zu schließen. Entsprechend dem Widerstandsbremsbefehl unterbricht der Wechselrichter 41 die Versorgung des Motors 2 mit Antriebsleistung und schließt der Widerstandsbremskreis 21 das Relais 31, um einen Kurzschluss zwischen den Eingangsklemmen des Motors 2 zu erzeugen. Da der Motor 2 auch nach elektrischem Trennen von der Stromversorgung einen magnetischen Fluss aufrecht erhält und beim Drehen durch die Trägheit als ein elektrischer Generator dient, fließt der dadurch erzeugte Strom in den Widerstandsbremswiderstand 32 durch das geschlossene Relais 31 und erzeugt ein Verzögerungsdrehmoment im Motor 2.
Die Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20 führt eine Lebensdauerverarbeitung als Reaktion auf den Widerstandsbremsbefehl von der Widerstandsbrems-Befehlseinheit 22 durch. Die Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20 umfasst eine Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11, eine Stromwärme-Berechnungseinheit 12, eine Speichereinheit 13, die eine Tabelle speichert, eine Integrationseinheit 14 und eine Vergleichseinheit 15. Die Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20 umfasst ferner eine Alarmeinheit 16 und eine Anzeigeeinheit 17; es muss aber keine Anzeigeeinheit 17 verwendet werden.
Die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 berechnet den Wert des durch den Widerstandsbremskreis 21 im Widerstandsbrems-Zeitraum fließenden Widerstandsbremsstroms auf Basis der von einem Rotationssensor 42 ermittelten Motordrehzahl und von für den Motor 2 und den Widerstandsbremskreis 21 vordefinierten Parametern. Der Wert des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 ermittelten Widerstandsbremsstroms wird für jeden Ermittlungszeitraum Δt über den Widerstandsbrems-Zeitraum berechnet. Daher ermittelt der Rotationssensor 42 die Motordrehzahl für jeden Ermittlungszeitraum Δt.

Die Berechnungsverarbeitung durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 ist nachfolgend in Bezug auf 2 und Tabelle 1 beschrieben. 2 zeigt ein Schaltbild zur Darstellung eines Widerstandsbremskreises und eines vergleichbaren Kreises entsprechend einer Phase eines Motors im Widerstandsbrems-Zeitraum. Tabelle 1 stellt für die Berechnungsverarbeitung durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 verwendete Parameter dar. Tabelle 1: Für die Berechnung des Widerstandsbremsstroms verwendete Parameter

Symbol	Bezeichnung	Anmerkung
n	Zahl der Ermittlungen der Motordrehzahl nach Beginn des Widerstandsbremsens	Berechneter Wert
Δt	Ermittlungszeitraum	Fester Wert
N_n	Drehzahl für n-ten Ermittlungsvorgang	Gemessener Wert
ω_n	Drehwinkelfrequenz für n-ten Ermittlungsvorgang	Berechneter Wert
I_DBn	Widerstandsbremsstrom für n-ten Ermittlungsvorgang	Berechneter Wert
I_Pn	Spitzenwert des Widerstandsbremsstroms für n-ten Ermittlungsvorgang	Berechneter Wert
θ_n	Elektrische Winkelphase für n-ten Ermittlungsvorgang	Berechneter Wert
K_v	Motor-Gegenspannungskonstante	Fester Wert
P_M	Motorpolzahl	Fester Wert
L_M	Motorwicklungsinduktivität	Fester Wert
R_M	Motorwicklungswiderstand	Fester Wert
R_DB	Widerstandsbremswiderstand	Fester Wert
R_RLY	Relaiskontaktwiderstand	Fester Wert
J_I	Stromwärme resultierend aus dem Widerstandsbremsstrom	Berechneter Wert

Im Widerstandsbrems-Zeitraum ermittelt der Rotationssensor 42 die Motordrehzahl für jeden Ermittlungszeitraum Δt. Wenn R_RLY der Kontaktwiderstand des Relais 31 ist, R_DB der Widerstandsbremswiderstand ist, R_M der Wicklungswiderstand des Motors 2 ist, L_M die Wicklungsinduktivität des Motors 2 ist und E_Mn die im Motor 2 erzeugte Gegenspannung für den n-ten Ermittlungsvorgang ist, ist ein einphasiges Kreisnetz umfassend den Widerstandsbremskreis 21 und den Motor 2 für den n-ten Ermittlungsvorgang (n: natürliche Zahl) als ein Reihenstromkreis wie in 2 gezeigt dargestellt.
Wenn wiederum P_M die Polzahl des Motors 2 ist, Δt der Ermittungszeitraum ist und θ_i die elektrische Winkelphase des Motors 2 für den i-ten Ermittlungsvorgang ist, wird die elektrische Winkelphase θ_n des Motors 2 für den n-ten Ermittlungsvorgang berechnet durch: $θ_{n} = \frac{P_{M}}{2} Δ t \sum_{i = 0}^{n} ω_{i}$
Bei Verwendung der Gleichung (1) wird die im Motor 2 für den n-ten Ermittlungsvorgang erzeugte Gegenspannung E_Mn berechnet durch: $E_{M n} = K_{v} ω_{n} sin θ_{n}$
Dabei ist K_v eine Motor-Gegenspannungskonstante und ω_n die Drehwinkelfrequenz des Motors 2 für den n-ten Ermittlungsvorgang.
Kreisgleichungen für den entsprechenden als 2 dargestellten Kreis werden berechnet durch: $E_{M n} = R I_{D B n} + L_{M} \frac{d I_{D B n}}{d t}$
$r = R_{M} + R_{D B} + R_{R L Y}$
Eine allgemeine Lösung für den Wert des Widerstandsbremsstroms I_DBn für den n-ten Ermittlungsvorgang in Gleichung (3) kann wie folgt ausgedrückt werden: $I_{D B n} = A sin θ_{n} + B cos θ_{n} + C e^{- \frac{R}{L_{M}} t}$
Dabei sind A, B und C Koeffizienten.
Da der Wert des Widerstandsbremsstroms I_DBn für den n-ten Ermittlungsvorgang durch eine periodische Funktion beschrieben ist, trifft C = 0 in Gleichung (5) zu.
Die Koeffizienten A und B werden durch Ersetzungsgleichungen (1) bis (4) für die Gleichung (5) gelöst, um Folgendes zu ergeben: $I_{D B n} = \frac{K v}{\sqrt{{(\frac{R}{ω_{n}})}^{2} + {(\frac{P_{M} L_{M}}{2})}^{2}}} cos (θ_{n} - θ_{a n})$
$θ_{a n} = {tan}^{- 1} \frac{R}{\frac{P_{M}}{2} ω_{n} L_{M}}$
Dabei ist θ_αn in der Gleichung (7) die phasengleiche Verschiebung für den n-ten Ermittlungsvorgang, das heißt die Verschiebung nur in Wellenform, und somit zu vernachlässigen.
Somit wird der Wert des Widerstandsbremsstroms I_DBn für den n-ten Ermittlungsvorgang berechnet durch: $\begin{array}{l} I_{D B n} = I_{P n} cos θ_{n} \\ I_{P n} = \frac{K_{v}}{\sqrt{{(\frac{R}{ω_{n}})}^{2} + {(\frac{P_{M} L_{M}}{2})}^{2}}} \\ θ_{n} = \frac{P_{M}}{2} Δ t \sum_{i = 0}^{n} ω_{i} \\ ω_{n} = N_{n} \times \frac{2 π}{60} \end{array}$
Dabei ist I_pn der Spitzenwert (Amplitude) des Werts des Widerstandsbremsstroms I_DBn und N_n die vom Rotationssensor 42 ermittelte Motordrehzahl für den n-ten Ermittlungsvorgang.
Dabei ist I_pn der Spitzenwert (Amplitude) des Werts des Widerstandsbremsstroms I_DBn und N_n die vom Rotationssensor 42 ermittelte Motordrehzahl für den n-ten Ermittlungsvorgang.
Wie zuvor beschrieben berechnet die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 den Wert des durch den Widerstandsbremskreis 21 fließenden Widerstandsbremsstroms I_DBn (entsprechend einer Phase) für jeden Ermittlungszeitraum Δt über den Widerstandsbrems-Zeitraum auf Basis der vom Rotationssensor 42 ermittelten Motordrehzahl N_n und der für den Motor 2 und den Widerstandsbremskreis 21 vordefinierten Parameter (das heißt Kontaktwiderstand R_RLY des Relais 31, Widerstandsbremswiderstand R_DB, Wicklungswiderstand R_M des Motors 2, Wicklungsinduktivität L_M des Motors 2 und Motor-Gegenspannungskonstante K_v).
Wie in 1 dargestellt berechnet die Stromwärme-Berechnungseinheit 12 eine aus einem zu den Kontakten des Relais 31 gelieferten Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme J_I im Widerstandsbrems-Zeitraum auf Basis des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 ermittelten Widerstandsbremsstroms I_DBn. Der Widerstandsbremsstrom fließt im Widerstandsbrems-Zeitraum weiter und erzeugt die Stromwärme J_I, berechnet durch: $J_{I} = \sum_{n = 0}^{n_{e n d}} (I_{D B n}^{2} \times R_{R L Y} \times Δ t)$
Dabei ist n_end die Zahl der Ermittlungen eines Widerstandsbremsstroms, wenn die Motordrehzahl N_n Null wird, was definiert ist, weil das vom Widerstandsbremskreis 21 begonnene Widerstandsbremsen endet, wenn die Motordrehzahl N_n Null wird.
Somit berechnet die Stromwärme-Berechnungseinheit 12 eine aus einem zu den Kontakten des Relais 31 gelieferten Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme J_I im Widerstandsbrems-Zeitraum gemäß der Gleichung (9) auf Basis des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 gemäß der Gleichung (8) berechneten Widerstandsbremsstroms I_DBn.
Die Speichereinheit 13 speichert eine Tabelle zum Definieren der Beziehung zwischen dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und der aus einem in der Nähe der Kontakte des Relais 31 erzeugten Lichtbogen resultierenden Stromwärme J_A entsprechend dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens. Die in der Speichereinheit 13 gespeicherte Tabelle wird konsultiert, um eine Wärmemenge entsprechend dem durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelten Wert des Widerstandsbremsstroms zu ermitteln. Diese Tabelle wird auf Basis eines Versuchs vor dem eigentlichen Betrieb der Motorantriebsvorrichtung 1 erzeugt. Das heißt es wird vor dem eigentlichen Betrieb der Motorantriebsvorrichtung 1 ein Versuch durchgeführt, bei dem das mit Strömen unterschiedlicher Größe versorgte Relais 31 geöffnet und geschlossen wird und die in der Nähe der Kontakte des Relais 31 erzeugte Wärmemenge jedes Mal mit einem Wärmemesser gemessen wird, und es wird die Beziehung zwischen dem Strom und der durch den Versuch ermittelten Wärmemenge in einer Datenbank zusammengestellt und in der Speichereinheit 13 als eine Tabelle gespeichert. Das mit einem Strom versorgte Relais 31 wird geöffnet und geschlossen und die zu diesem Zeitpunkt erzeugte Wärmemenge wird im Versuch gemessen; die Beziehung zwischen dem Strom und der Wärmemenge zu diesem Zeitpunkt wird als die Beziehung zwischen dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und der aus einem in der Nähe der Kontakte des Relais 31 erzeugten Lichtbogen bei Beginn des Widerstandsbremsens resultierenden Stromwärme verwendet. Dies erfolgt deshalb, weil die Stromwärme J_A durch einen Lichtbogen im Widerstandsbremskreis 21 erzeugt wird, wenn das Relais 31 geschlossen wird. Die ermittelte Tabelle wird vorab vor dem eigentlichen Betrieb der Motorantriebsvorrichtung 1 in der Speichereinheit 13 gespeichert. Tabelle 2 zeigt eine beispielhafte Tabelle zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Wert des Widerstandsbremsstroms I_DB0 bei Beginn des Widerstandsbremsens und der aus einem Lichtbogen resultierenden Stromwärme J_A. Tabelle 2: Beziehung zwischen dem Widerstandsbremsstrom bei Beginn des Widerstandsbremsens und der aus einem Lichtbogen resultierenden Stromwärme

Widerstand des Widerstandsbremsstroms I_DB0 bei Beginn des Widerstandsbremsens Aus einem Lichtbogen resultierende Stromwärme J_A

10 [A] 10 [J]

20 [A] 40 [J]

... ...

... ...
Die aus einem bei Schließen des Relais 31 bei Beginn des Widerstandsbremsens erzeugten Lichtbogen resultierende Stromwärme J_A wird durch Auslesen einer Wärmemenge entsprechend dem durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelten Wert des Widerstandsbremsstroms aus der in der Speichereinheit 13 gespeicherten Tabelle ermittelt.
Wie in 1 dargestellt integriert die Integrationseinheit 14 die Summe der aus einem Lichtbogen resultierenden und aus der in der Speichereinheit 13 gespeicherten Tabelle als eine Wärmemenge entsprechend dem Wert des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelten Widerstandsbremsstroms ermittelten Stromwärme J_A und der aus einem Widerstandsbremsstrom resultierenden und durch die Stromwärme-Berechnungseinheit 12 im Widerstandsbrems-Zeitraum ermittelten Stromwärme J_I jedes Mal, wenn der Widerstandsbremskreis 21 ein Widerstandsbremsen durchführt. Die Summe J_sum wird berechnet durch: $J_{s u m} = J_{I} + J_{A}$
Somit wird der durch die Integrationsverarbeitung durch die Integrationseinheit 14 ermittelte Integrationswert J_int berechnet durch: $J_{int} = \sum_{k = 0}^{n_{e n d}} J_{s u m}$
Die Integrationseinheit 14 führt die Integrationsverarbeitung immer dann durch, wenn der Widerstandsbremskreis 21 ein Widerstandsbremsen durchführt. In diesem Fall integriert die Integrationseinheit 14 die Summe J_sum der aus einem Lichtbogen resultierenden Stromwärme J_A und der aus einem Widerstandsbremsstrom resultierenden Stromwärme J_I zum Ermitteln eines Integrationswerts J_int. Es kann aber als Modifizierung dieser Ausführungsform ein Integrationswert J_int durch Integrierten von ausschließlich der aus einem Lichtbogen resultierenden Stromwärme J_A oder ausschließlich der aus einem Widerstandsbremsstrom resultierenden Stromwärme J_I ermittelt werden.
Wie in 1 dargestellt vergleicht die Vergleichseinheit 15 den durch die Integrationseinheit 14 ermittelten Integrationswert J_int mit einem vorgegebenen Referenzwert J_ref und gibt ein Vergleichsergebnis aus. Als Referenzwert J_ref wird vorzugsweise die obere Grenze der Menge der integrierten Wärme, die es dem Relais 31 erlaubt, seine intrinsische Leistung zu zeigen, festgelegt, und der Wert kann vorzugsweise in Bezug auf die in beispielsweise einer Spezifikationstabelle für das Relais 31 als Maß für die Lebensdauer des Relais 31 spezifizierte Wärmebeständigkeit festgelegt werden.
Die Alarmeinheit 16 und die Anzeigeeinheit 17 werden vom von der Vergleichseinheit 15 ausgegebenen Vergleichsergebnis benachrichtigt.
Wenn das durch die Vergleichsverarbeitung durch die Vergleichseinheit 15 ermittelte Vergleichsergebnis ergibt, dass der durch die Integrationseinheit 14 ermittelte Integrationswert J_int den Referenzwert J_ref überschritten hat, gibt die Alarmeinheit 16 einen Alarm aus, der anzeigt, dass das Relais 31 das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat. Beispiele für die Alarmeinheit 16 können einen Lautsprecher, einen Summer und eine Vorrichtung, die einen Signalton erzeugt, eine Vorrichtung, die Licht ausstrahlt, und ein Anzeigebildschirm, der einen Text oder ein Bild anzeigt, umfassen.
Die Anzeigeeinheit 17 zeigt das von der Vergleichseinheit 15 ermittelte Vergleichsergebnis an. Das Vergleichsergebnis kann auf der Anzeigeeinheit 17 nicht nur angezeigt werden, wenn der durch die Integrationseinheit 14 ermittelte Integrationswert J_int den Referenzwert J_ref überschreitet, sondern auch wenn der Integrationswert J_int unter dem Referenzwert J_ref liegt. Die Anzeigeeinheit 17 kann beispielsweise in einem Anzeigebildschirm für ein in der Motorantriebsvorrichtung 1 montiertes Konsolenfeld oder einem Anzeigebildschirm für ein tragbares Endgerät oder einen Personalcomputer ausgeführt sein. Ohne die Anzeigeeinheit 17 kann nur die Alarmeinheit 16 zum Ausgeben eines Alarms verwendet werden, wenn das Vergleichsergebnis ergibt, dass der durch die Integrationseinheit 14 ermittelte Integrationswert J_int den Referenzwert J_ref Überschritten hat.
Nachfolgend ist der Betrieb der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform beschrieben. 3 zeigt ein Fließbild zur Darstellung der Schrittfolge der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
Wenn die Motorantriebsvorrichtung 1 den Antrieb des Motors 2 steuert, bestimmt die Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20 in Schritt S101, ob der Widerstandsbremskreis 21 seinen Widerstandsbremsvorgang begonnen hat. Beim Widerstandsbremsen weist die Widerstandsbrems-Befehlseinheit 22 als einen Widerstandsbremsbefehl den Wechselrichter 41 an, den Motor 2 nicht mit Antriebsleistung zu versorgen, und den Widerstandsbremskreis 21 an, das Relais 31 zu schließen. Somit kann bei Empfang des Widerstandsbremsbefehls die Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20 bestimmen, dass der Widerstandsbremskreis 21 seinen Widerstandsbremsbetrieb aufgenommen hat. Wenn in Schritt S101 bestimmt wird, dass der Widerstandsbremskreis 21 seinen Widerstandsbremsbetrieb aufgenommen hat, fährt der Prozess mit Schritt S102 fort.
In Schritt S102 ermittelt der Rotationssensor 42 die Drehzahl des Motors 2.
In Schritt S103 berechnet die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 den Wert des durch den Widerstandsbremskreis 21 fließenden Widerstandsbremsstroms I_DBn gemäß der Gleichung (8) auf Basis der vom Rotationssensor 42 ermittelten Motordrehzahl N_n und der für den Motor 2 und den Widerstandsbremskreis 21 vordefinierten Parameter (das heißt Kontaktwiderstand R_RLY des Relais 31, Widerstandsbremswiderstand R_DB, Wicklungswiderstand R_M des Motors 2, Wicklungsinduktivität L_M des Motors 2 und Motor-Gegenspannungskonstante K_v). Der ermittelte Widerstandsbremsstrom I_DBn wird in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeichert.
In Schritt S104 bestimmt die Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20, ob die vom Rotationssensor 42 ermittelte Motordrehzahl N_n gleich Null ist. Wenn die Motordrehzahl N_n gleich Null ist, kehrt der Prozess zu Schritt S102 zurück. Die Erkennungsverarbeitung der Motordrehzahl N_n durch den Rotationssensor 42 in Schritt S102, die Berechnungsverarbeitung des Wertes des Widerstandsbremsstroms I_DBn durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 in Schritt S103 und die Bestimmungsverarbeitung der Motordrehzahl N_n durch die Lebensdauer-Vorhersageeinheit 20 in Schritt S104 werden wiederholt, bis die Motordrehzahl N_n Null wird. Die Werte des Widerstandsbremsstroms I_DBn für den n-ten Ermittlungsvorgang werden der Reihe nach im Speicher gespeichert. Mit diesem Vorgang wird der Wert des durch den Widerstandsbremskreis 21 fließenden Widerstandsbremsstroms I_DBn als diskrete Daten über den Widerstandsbrems-Zeitraum vom Beginn des Widerstandsbremsens bis zum Ende des Widerstandsbremsens (das heißt der Zeitpunkt, wenn die Motordrehzahl N_n Null wird) ermittelt.
Wenn die Motordrehzahl N_n Null wird, berechnet in Schritt S105 die Stromwärme-Berechnungseinheit 12 eine aus einem zu den Kontakten des Relais 31 gelieferten Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme J_I im Widerstandsbrems-Zeitraum gemäß der Gleichung (9) auf Basis des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 gemäß der Gleichung (8) berechneten Widerstandsbremsstroms I_DBn.
In Schritt S106 liest die Integrationseinheit 14 eine Wärmemenge entsprechend dem durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelten Wert des Widerstandsbremsstroms (das heißt dem Wert des im ersten Vorgang ermittelten Widerstandsbremsstroms I_DB1) aus der in der Speichereinheit 13 gespeicherten Tabelle aus und ermittelt die ausgelesene Wärme als die aus einem bei Schließen des Relais 31 bei Beginn des Widerstandsbremsens erzeugten Bogen resultierende Stromwärme J_A.
In Schritt S107 addiert die Integrationseinheit 14 die Summe J_sum der aus einem Bogen resultierenden und aus der in der Speichereinheit 13 gespeicherten Tabelle ermittelten Stromwärme J_A und der aus einem Widerstandsbremsstrom resultierenden und durch die Stromwärme-Berechnungseinheit 12 ermittelten Stromwärme J_I zum bereits ermittelten Integrationswert. Da die Prozesse in Schritt S101 bis In Schritt S107 addiert die Integrationseinheit 14 die Summe J_sum der aus einem Lichtbogen resultierenden und aus der in der Speichereinheit 13 gespeicherten Tabelle ermittelten Stromwärme J_A und der aus einem Widerstandsbremsstrom resultierenden und durch die Stromwärme-Berechnungseinheit 12 ermittelten Stromwärme J_I zum bereits ermittelten Integrationswert. Da die Prozesse in Schritt S101 bis S110 wiederholt werden, bis der Integrationswert J_int den Referenzwert J_ref im (nachfolgend zu beschreibenden) Schritt S110 überschreitet, wird die Summe J_sum der aus einem Lichtbogen resultierenden Stromwärme J_A und der aus einem Widerstandsbremsstrom resultierenden Stromwärme J_I, die jedes Mal ermittelt wird, wenn der Widerstandsbremskreis 21 ein Widerstandsbremsen durchführt, der Reihe nach integriert.
In Schritt S108 vergleicht die Vergleichseinheit 15 den in Schritt S107 durch die Integrationseinheit 14 ermittelten Integrationswert J_int mit einem vorgegebenen Referenzwert J_ref und gibt ein Vergleichsergebnis aus. Das ermittelte Vergleichsergebnis wird in der Anzeigeeinheit 17 in Schritt S109 angezeigt. Der Prozess in Schritt S109 wird übersprungen, wenn keine Anzeigeeinheit 17 verwendet wird.
Wenn als ein Ergebnis der Vergleichsverarbeitung durch die Vergleichseinheit 15 in Schritt S108 bestimmt wird, dass der durch die Integrationseinheit 14 ermittelte Integrationswert J_int unter dem Referenzwert J_ref liegt („Nein“ in Schritt S110), kehrt der Prozess zum Schritt S101 zurück, in dem der Widerstandsbremskreis 21 für den nächsten Widerstandsbremsvorgang bereit steht. Bis der durch die Integrationseinheit 14 ermittelte Integrationswert J_int den Referenzwert J_ref überschreitet, werden die Schritte S101 bis S110 jedes Mal wiederholt, wenn ein Widerstandsbremsvorgang durchgeführt wird, um die Summe J_sum der aus einem Lichtbogen resultierenden Stromwärme J_A und der aus einem Widerstansbremsstrom resultierenden Stromwärme J_I zu integrieren, die jedes Mal ermittelt wird, wenn der Widerstandsbremskreis 21 ein Widerstandsbremsen durchführt. Wenn das Vergleichsergebnis ergibt, dass der durch die Integrationseinheit 14 ermittelte Integrationswert J_int den Referenzwert J_ref überschritten hat („Ja“ in Schritt S110), gibt die Alarmeinheit 16 in Schritt S111 einen Alarm aus, der anzeigt, dass das Relais 31 das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat. Mit diesem Vorgang kann der Bediener bestimmen, dass das Relais 31 im Widerstandsbremskreis 21 das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.
Wenn das Relais 31 im Widerstandsbremskreis 21 auf die zuvor beschriebene Weise geschlossen wird, wird aufgrund des Kontaktprellens zwischen den Kontakten ein Lichtbogen erzeugt, so dass die Lebensdauer des Relais 31 schrittweise abnimmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung aber kann die Lebensdauer des Relais 31 im Widerstandsbremskreis 21 genau vorhergesagt werden, da die zuvor beschriebenen Prozesse in Schritt S101 bis S111 ausgeführt werden, um einen Alarm vor einem am Relais 31 durch den Lichtbogen erzeugten Schaden auszugeben. Ferner wird der Wert des durch den Widerstandsbremskreis 21 fließenden Widerstandsbremsstroms I_DBn nicht durch Erfassen durch eine Stromerfassungseinheit ermittelt, sondern durch Berechnung durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11. Dies umfasst keine Stromerfassungseinheit zum Vorhersagen der Lebensdauer des Relais 31 im Widerstandsbremskreis 21, wodurch die Motorantriebsvorrichtung 1 zu geringen Kosten verkleinert wird.

In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird eine Tabelle zum Definieren der Beziehung zwischen dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und der aus einem in der Nähe der Kontakte des Relais 31 erzeugten Lichtbogen resultierenden Stromwärme J_A entsprechend dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens als die in der Speichereinheit 13 gespeicherte Tabelle verwendet. Als Modifizierung dieser Ausführungsform kann eine Tabelle verwendet werden, die nicht nur die Beziehung zwischen dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und die aus einem Lichtbogen resultierende Stromwärme J_A definiert, sondern auch die Beziehung zwischen der aus einem Lichtbogen resultierende Stromwärme J_A und Informationen zur Darstellung von wenigstens einem Element der Gruppe umfassend die Spannung zwischen den Eingangsklemmen des Motors 2 (das heißt zwischen den Phasen der Motorwicklung), die Feuchtigkeit in der Nähe des Motors 2, der Luftdruck in der Nähe des Motors 2 und die Temperatur in der Nähe des Motors 2 bei Beginn des Widerstandsbremsens. Diese Tabelle wird auf Basis eines Versuchs vor dem eigentlichen Betrieb der Motorantriebsvorrichtung 1 erzeugt. Das heißt es wird vor dem eigentlichen Betrieb der Motorantriebsvorrichtung 1 ein Versuch durchgeführt, bei dem das mit Strömen unterschiedlicher Größe versorgte Relais 31 bei verschiedenen Zustandsänderungen wie die Spannung zwischen den Eingangsklemmen des Motors 2, die Feuchtigkeit, der Luftdruck und die Temperatur in der Nähe des Motors 2 geöffnet und geschlossen wird und die in der Nähe der Kontakte des Relais 31 erzeugte Wärmemenge jedes Mal mit einem Wärmemesser gemessen wird, und es wird die Beziehung zwischen jedem Informationsteil und der durch den Versuch ermittelten Wärmemenge vorab in einer Datenbank zusammengestellt und in der Speichereinheit 13 als eine Tabelle gespeichert, bevor die Motorantriebsvorrichtung 1 ihren eigentlichen Betrieb beginnt. Tabelle 3 zeigt eine beispielhafte Tabelle zur Darstellung der Beziehung zwischen jedem Informationsteil umfassend den Wert des Widerstandsbremsstroms I_DB0 bei Beginn des Widerstandsbremsens und der aus einem Lichtbogen resultierenden Stromwärme J_A. Obgleich Tabelle 3 die Spannung zwischen den Eingangsklemmen des Motors 2 und die Feuchtigkeit, den Luftdruck und die Temperatur in der Nähe des Motors 2 darstellt, müssen nicht alle diese Informationsarten in der Tabelle definiert sein. Es genügt ein selektives Definieren dieser Informationsarten entsprechend der Umgebung, in der die Motorantriebsvorrichtung 1 betrieben wird, oder ein zusätzliches Definieren einer anderen Informationsart. Tabelle 3: Beziehung zwischen jeder Informationsart und der aus einem Lichtbogen resultierenden Stromwärme

Widerstand des Widerstandsbremsstroms I_DB0 bei Beginn des Widerstandsbremsens	Spannung	Feuchtigkeit	Temperatur	Luftdruck	Stromwärme J_A resultierend aus Lichtbogen
10 [A]	100 [V]	40 %	20 [°C]	1000 [hPa]	10 [J]
10 [A]	100 [V]	40 %	20 [°C]	1050 [hPa]	11 [J]
...	...	...	...	...	...
...	...	...	...	...	...

In diesem Fall wird die aus einem bei Schließen des Relais 31 bei Beginn des Widerstandsbremsens erzeugten Lichtbogen resultierende Stromwärme J_A, die im Integrationsprozess durch die Integrationseinheit 14 verwendet wird, durch Auslesen einer Wärmemenge entsprechend jedem der zuvor genannten Informationsarten und dem durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit 11 bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelten Wert des Widerstandsbremsstroms aus der in der Speichereinheit 13 gespeicherten Tabelle jedes Mal ermittelt, wenn ein Widerstandsbremsen durchgeführt wird. Die Verwendung solch einer Tabelle ermöglicht eine genauere Vorhersage der Lebensdauer des Relais 31 im Widerstandsbremskreis 21, selbst wenn die Motorantriebsvorrichtung 1 in einer speziellen Umgebung wie bei hoher Temperatur, niedriger Temperatur, hoher Feuchtigkeit, niedriger Feuchtigkeit, hohem Druck oder niedrigem Druck betrieben wird.
In der zuvor beschrieben Ausführungsform dient der Motor 2 als ein dreiphasiger Wechselstrommotor. Da aber jeder in der Verarbeitung für die Vorhersage der Lebensdauer des Relais 31 im Widerstandsbremskreis 21 verwendete arithmetische Ausdruck auf Basis des in Bezug auf 2 beschrieben entsprechenden Einphasenkreis definiert wird, müssen drei Phasen aus dem folgenden Grund nicht in Betracht gezogen werden. Ein durch den als 2 dargestellten entsprechenden Einphasenkreis fließender Strom ist genau identisch mit einem durch die Kontakte von einem Relais 31 fließenden Strom. Ferner können im Widerstandsbremskreis 21, da kein Relais für eine der drei Phasen vorhanden ist und daher kein Kontaktwiderstand für das Relais für diese Phase erzeugt wird, die Kontaktströme des Relais 31 für die restlichen zwei Phasen als die gleiche Amplitude aufweisend betrachtet werden, obwohl sie eine Phasendifferenz aufweisen. Dies ermöglicht eine genaue Vorhersage der Lebensdauer von zwei Relais 31 im Widerstandsbremskreis 21, selbst wenn die Lebensdauer-Vorhersageverarbeitung auf Basis von jedem der zuvor genannten arithmetischen Ausdrücke basiert auf einem entsprechenden Einphasenkreis durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung erzielt eine kompakte, kostengünstige Motorantriebsvorrichtung, welche die Lebensdauer eines Relais in einem Widerstandsbremskreis genau vorhersagen kann.
Es ist allgemein bekannt, dass jedes Mal, wenn ein Relais in einem Widerstandsbremskreis geschlossen wird, ein durch das zwischen Kontakten erzeugte Kontaktprellen resultierender Lichtbogen schrittweise die Lebensdauer des Relais verkürzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung aber wird die Lebensdauer des Relais unter Berücksichtigung des am Relais durch den Lichtbogen verursachten Schadens vorhergesagt, wodurch eine genauere Vorhersage möglich ist. Ferner wird der Wert des durch den Widerstandsbremskreis fließenden Widerstandsbremsstroms, der zum Vorhersagen der Lebensdauer des Relais verwendet wird, nicht durch Erfassen durch eine Stromerfassungseinheit ermittelt, sondern durch Berechnung durch eine Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit. Dies umfasst keine Stromerfassungseinheit zum Vorhersagen der Lebensdauer des Relais im Widerstandsbremskreis, wodurch die Motorantriebsvorrichtung zu geringen Kosten verkleinert wird.

Claims

Motorantriebsvorrichtung (1) umfassend einen Widerstandsbremskreis (21), der ein zwischen Eingangsklemmen eines Motors (2) angeordnetes Relais (31) schließt, um einen ohmschen Kurzschluss zwischen den Eingangsklemmen zum Erzeugen eines Verzögerungsdrehmoments im Motor (2) zu verursachen, wobei die Vorrichtung (1) Folgendes umfasst: eine Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit (11), die einen Wert des durch den Widerstandsbremskreis (21) fließenden Widerstandsbremsstroms auf Basis einer Motordrehzahl und eines für den Motor (2) und den Widerstandsbremskreis (21) vordefinierten Parameter berechnet; eine Stromwärme-Berechnungseinheit (12), die eine aus einem zu einem Kontakt des Relais (31) gelieferten Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme in einem Widerstandsbrems-Zeitraum auf Basis des durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit (11) ermittelten Widerstandsbremsstroms berechnet. eine Speichereinheit (13), die vorab eine Tabelle zum Definieren einer Beziehung zwischen einem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und einer aus einem in der Nähe des Kontakts des Relais (31) erzeugten Lichtbogen resultierenden Stromwärme entsprechend dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens speichert; eine Integrationseinheit (14), die jedes Mal, wenn ein Widerstandsbremsen durchgeführt wird: - eine aus einem Lichtbogen resultierende Stromwärme integriert, oder - eine aus einem Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme integriert, oder - eine Summe der aus dem Lichtbogen resultierenden Stromwärme und der aus dem Widerstandsbremsstrom resultierenden Stromwärme integriert; wobei die aus dem Lichtbogen resultierende Stromwärme aus der Tabelle als eine Stromwärme ermittelt wird, die dem Wert des Widerstandsbremsstroms entspricht, der durch die Widerstandsbremsstrom-Berechnungseinheit (11) bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelt ist, und wobei die aus dem Widerstandsbremsstrom resultierende Stromwärme von der Stromwärme-Berechnungseinheit (12) in dem Widerstandsbrems-Zeitraum ermittelt wird; und eine Vergleichseinheit (15), die einen durch die Integrationseinheit (14) ermittelten Integrationswert mit einem vorgegebenen Referenzwert vergleicht und ein Vergleichsergebnis ausgibt.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Alarmeinheit (16), die einen Alarm ausgibt, wenn das Vergleichsergebnis ergibt, dass der Integrationswert den Referenzwert überschritten hat.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Anzeigeeinheit (17), die das Vergleichsergebnis anzeigt.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Tabelle nicht nur die Beziehung zwischen dem Wert des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens und die aus dem Lichtbogen resultierende Stromwärme definiert, sondern auch eine Beziehung zwischen der aus dem Lichtbogen resultierenden Stromwärme und Informationen zur Darstellung von wenigstens einem Element der Gruppe umfassend eine Spannung zwischen den Eingangsklemmen, eine Feuchtigkeit in der Nähe des Motors (2), einen Luftdruck in der Nähe des Motors (2) und eine Temperatur in der Nähe des Motors (2) bei Beginn des Widerstandsbremsens, und wobei jedes Mal, wenn ein Widerstandsbremsen durchgeführt wird, die aus dem Lichtbogen resultierende Stromwärme auf Basis der Informationen und des in der Tabelle festgelegten Werts des Widerstandsbremsstroms bei Beginn des Widerstandsbremsens ermittelt wird.