DE69021503T2

DE69021503T2 - Verfahren und Vorrichtung für die Steuerung eines Hubmotors.

Info

Publication number: DE69021503T2
Application number: DE69021503T
Authority: DE
Inventors: Harri Hakala
Original assignee: Kone Elevator GmbH
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1990-10-27
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2010-10-28
Also published as: ES2023077A4; FI895170A0; JPH03198691A; ATE126171T1; FI86053B; DE69021503D1; EP0426056B1; AU632626B2; AU6396590A; DE426056T1; CA2028776C; BR9005516A; FI86053C; GR910300076T1; JP3144640B2; US5229558A; EP0426056A2; CA2028776A1; EP0426056A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Hubmotors, in welchem Verfahren ein Wechselstrommotor als Hubmotor über einen mit dem Versorgungsnetz verbundenen Frequenzwandler gespeist wird, oder ein Gleichstrommotor über einen mit dem Versorgungsnetz verbundenen Gleichrichter gespeist wird, wobei der Frequenzwandler oder Gleichrichter durch eine Steuereinheit gesteuert wird und die Spannung des Versorgungsnetzes durch eine Spannungsmeßeinheit (WO-A-88/01450) erfaßt wird.
Beispielsweise bei dem Hubmotor eines Aufzugs treten Probleme auf, wenn in dem Versorgungsnetz eine Unterspannung auf tritt. Weil das Drehmoment des Motors proportional zum Quadrat der Versorgungsspannung ist, kann der Motor in einer Unterspannungssituation nicht das volle Drehmoment bei Höchstgeschwindigkeit liefern. In dieser Situation ist der elektrische Antrieb nicht in der Lage, den Aufzug entsprechend der Geschwindigkeitsvorgabe zu beschleunigen, was zu einer Sättigung der Steuerung führt und im schlimmsten Fall zu einer Unterbrechung des Betriebs des Aufzugs. Wenn der Motor in der Lage ist, das volle Drehmoment in Unterspannungssituationen zu produzieren, steigt der Strom entsprechend an. Dies kann zu einer Überstromauslösung führen.
Im allgemeinen ist bislang keine Lösung für dieses Problem gefunden worden. Jedoch sind Unterbrechungen im Aufzugbetrieb üblich in Fällen, bei denen ein schwaches Versorgungsnetzwerk vorliegt, was häufigen und großen Spannungsschwankungen unterworfen ist. Eine mögliche Lösung besteht darin, einen Motor zu verwenden, dessen Nenndaten hoch genug sind, um sicherzustelen, daß der Motor auch in Unterspannungssituationen in der Lage ist, ein ausreichendes Drehmoment zur Verfügung zu stellen.
Ein Nachteil eines überdimensionierten Motors ist sein hoher Preis, was einen Grund dafür darstellt, daß diese Lösung nicht generell angewandt wird. Daher wird bei der Dimensionierung des Motors ein Spannungsabfall von lediglich 500 in Betracht gezogen.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Das Verfahren der Erfindung zur Steuerung eines Hubmotors in Unterspannungssituationen ist dadurch charakterisiert, daß während einer Unterspannungssituation in der Spannung des Versorgungsnetzwerks der Hubmotor derart angesteuert wird, daß er unterhalb der nominalen Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung betrieben wird, wenn der Hebemotor im Motorbetrieb arbeitet.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den anderen Ansprüchen beschrieben.
Unabhängig von der reduzierten Höchstgeschwindigkeit ist der Aufzug in der Lage, ohne Unterbrechungen zu arbeiten und mit normaler Beschleunigung. Die Beschleunigung kann ebenfalls reduziert werden, in welchem Fall eine höhere Endgeschwindigkeit mit der gleichen Spannung erzielt wird. Die Steuerungen arbeiten auch normal und der Strom bleibt im normalen Bereich.
Die aus der Anwendung der Erfindung entstehenden Kosten sind beträchtlich geringer als diejenigen, die aus der Verwendung eines überdimensionierten Motors resultieren. Der Effekt der reduzierten Höchstgeschwindigkeit auf die Aufzugkapazität ist vernachlässigbar, insbesondere wenn man bedenkt, daß andernfalls der Aufzugbetrieb unterbrochen werden könnte.
Nachfolgend wird die Erfindung detailliert unter Zuhilfenahme von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In dieser zeigen:
Fig. 1 die Geschwindigkeitskurven des Hubmotors eines Aufzugs;
Fig. 2 einen Frequenzwandlerantrieb für einen Aufzug gemäß der Erfindung;
Fig. 3 einen anderen erfindungsgemäßen Frequenzwandlerantrieb für einen Aufzug;
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Gleichstromantrieb und
Fig. 5 einen anderen erfindungsgemäßen Gleichstromantrieb.
Ein für die Steuerung des Frequenzwandlers charakteristisches Merkmal besteht darin, daß die von dem Motor benötigte Spannung ungefähr proportional zur Aufzuggeschwindigkeit ist. Wenn der Aufzug in Situationen betrieben wird, in denen die Netzspannung normal oder maximal 5% unter dem Normalwert liegt, folgt die Aufzuggeschwindigkeit der Kurve A in Fig. 1. Wenn der Spannungsabfall des Netzes nicht sehr groß ist, wird das Drehmoment während der Beschleunigung verringert und die Nominalgeschwindigkeit wird langsamer erreicht (Kurve B) . Der Aufzug wird jedoch stoppen (Kurve C), wenn der Spannungsabfall zu groß ist.
Jedoch kann der Betrieb fortgesetzt werden, wenn eine maximale Geschwindigkeit unter der nominalen Höchstgeschwindigkeit ausgewählt wird, mit anderen Worten, wenn die Beschleunigung gestoppt wird, bevor das Drehmoment zu stark abfällt (Kurve D) Wenn die Beschleunigung zusätzlich vor der Höchstgeschwindigkeit verringert wird, wird eine höhere Höchstgeschwindigkeit erreicht (Kurve E)
Fig. 2 zeigt einen Frequenzwandlerantrieb für einen Aufzug mit einem Frequenzwandler 2, der über Verbindungen 1a bis 1c mit einem Dreiphasen-Versorgungsnetzwerk L1 bis L3 verbunden ist. Der Frequenzwandler speist einen Dreiphasen-Kurzschlußläufermotor (MAC) 3, welcher über eine Welle 4 ein Treibrad 5 antreibt, welches die Bewegung über Zugseile 6 auf eine Aufzugkabine 7 und dessen Gegengewicht 8 überträgt. Der Frequenzwandler wird durch einen Steuercomputer 9 und eine Geschwindigkeitssollwerteinheit 10 gesteuert.
Um Unterspannungssituationen zu begegnen, ist das Aufzugssteuerungssystem mit einem Spannungsrelais oder einer anderen Einrichtung 11 zum Messen der Netzspannung versehen, welche Einrichtung über Anschlüsse 12a und 12b mit dem Versorgungsnetzwerk verbunden sind.
Die Aufzuggeschwindigkeit kann stufenlos mit der Versorgungsspannung variiert werden, so daß der Aufzug immer mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit fährt. Eine andere Alternative besteht darin, die Aufzuggeschwindigkeit entsprechend einem vorgegebenen Spannungsabfall auf einen vorbestimmten Wert zu reduzieren. Wenn nötig, können mehrere Geschwindigkeitsstufen verwendet werden. Die Hilfsspannungen für den Aufzug können direkt aus dem Netz (Verbindungen 13a und 13b) genommen werden, in welchem Fall der erzielbare Spannungsbereich Unterspannungen im Bereich von -10% bis -15% einschließt, welche Spannung z.B. den Betrieb der Schütze sicherstellt. Dies ist eine einfache Lösung. Es ist ebenfalls möglich, eine zusätzliche Stabilisierung für die Hilfselektrik vorzusehen, z.B. durch Verwendung einer kontinuierlichen Stromversorgungseinheit 14 auf Batteriebasis, wie in Fig. 3 dargestellt, was es dem System ermöglicht, mit Unterspannungen bis zu 60% fertig zu werden.
Die Erfindung kann ebenfalls für Gleichstromantriebe angewendet werden, wie es in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, bei welchen Antrieben ein mit dem Netz über Anschlüsse 15a bis 15c verbundener Gleichrichter 16 einen Gleichstrommotor (MDC) 17 speist, der verwendet wird, um den Aufzug wie oben in Verbindung mit dem Frequenzwandlerantrieb anzutreiben.
Es ist offensichtlich für den Fachmann, daß unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sind, sondern innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche variieren können.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Hubmotors, bei welchem als Mubmotor ein Wechselstrommotor (3) verwendet wird, der über einen mit einem Versorgungsnetzwerk (L1 bis L3) verbundenen Frequenzwandler (2) gespeist wird, oder ein Gleichstrommotor (17) verwendet wird, der über einen mit dem Versorgungsnetzwerk verbundenen Gleichrichter (16) gespeist wird, wobei der Frequenzwandler oder Gleichrichter durch eine Steuerungseinheit (9,10) gesteuert wird, in der die Spannung des Versorgungsnetzwerks unter Verwendung einer Spannungsmeßeinheit (11) erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß während einer Unterspannungssituation der Spannung des Versorgungsnetzwerks der Hubmotor derart gesteuert wird, daß er unterhalb der nominalen Drehzahl und/oder Beschleunigung betrieben wird, wenn der Hubmotor im Motorbetrieb arbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Hubmotors stufenlos entsprechend der Spannung des Versorgungsnetzwerks variiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Hubmotors entsprechend der Spannung des Versorgungsnetzwerks auf eine oder mehrere Stufen reduziert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrizität für den Motorantrieb (2,9,10,16) aus der Versorgungsspannung generiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrizität für den Motorantrieb (2,9,10,16) mittels einer Stabilisierungseinheit (14) stabilisiert wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für die Steuerung eines Hubmotors, umfassend einen mit dem Versorgungsnetzwerk (L1 bis L3) verbundenen Frequenzwandler (2) oder Gleichrichter (16), die einen als Hubmotor verwendeten Wechselstrommotor (3) oder Gleichstrommotor (17) speisen, und eine Steuereinheit (9,10) zum Steuern des Frequenzwandlers oder Gleichrichters, wobei die Vorrichtung mit einer Spannungsmeßeinheit (11) versehen ist, die mit der Steuereinheit verbunden ist und dazu verwendet wird, die Spannung des Versorgungsnetzes zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß wenn eine Unterspannungssituation im Versorgungsnetz vorherrscht, die Steuereinheit die Drehgeschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Hubmotors reduziert, wenn der Hubmotor im Motorbetrieb betrieben wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsmeßeinheit ein Spannungsrelais ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Stabilisierungseinheit (14) für die Stabilisierung der Hilfselektrizität des Motorantriebs (2,9,10,16) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinheit aus einer Einrichtung für die kontinuierliche Elektrizitätszufuhr besteht.