EP3507226A1 - Verfahren zum betreiben einer aufzugsanlage - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer aufzugsanlage

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Publication number
EP3507226A1
EP3507226A1 EP17755526.5A EP17755526A EP3507226A1 EP 3507226 A1 EP3507226 A1 EP 3507226A1 EP 17755526 A EP17755526 A EP 17755526A EP 3507226 A1 EP3507226 A1 EP 3507226A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
car
linear drive
elevator
alternating current
delay
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17755526.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Thum
Eduard STEINHAUER
Marius Matz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TK Elevator Innovation and Operations GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Elevator AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Elevator AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3507226A1 publication Critical patent/EP3507226A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0006—Monitoring devices or performance analysers
    • B66B5/0018—Devices monitoring the operating condition of the elevator system
    • B66B5/0031—Devices monitoring the operating condition of the elevator system for safety reasons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
    • B66B1/28—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
    • B66B1/30—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical effective on driving gear, e.g. acting on power electronics, on inverter or rectifier controlled motor
    • B66B1/308—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical effective on driving gear, e.g. acting on power electronics, on inverter or rectifier controlled motor with AC powered elevator drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B11/00—Main component parts of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B11/04—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals
    • B66B11/0407—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals actuated by an electrical linear motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
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    • B66B5/02—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions
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    • B66B5/02—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions
    • B66B5/04—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions for detecting excessive speed
    • B66B5/06—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions for detecting excessive speed electrical
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/56—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for comparing two speeds
    • G01P3/565—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for comparing two speeds by measuring or by comparing the phase of generated current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors
    • H02P25/064—Linear motors of the synchronous type

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an elevator installation and an elevator installation.
  • Such a linear drive comprises stator units permanently installed in the elevator shaft and at least one rotor unit permanently installed on the elevator car.
  • the invention is applicable to an elevator installation which has a car and such a linear drive for driving the car.
  • the car When driving upwards, the car must always be braked with maximum acceleration due to gravity. The fastest possible marginally safe deceleration can be achieved by neutralizing the drive.
  • further downward braking forces act on the car, so the car is decelerated with a delay that is greater in magnitude than the gravitational acceleration. This increased delay can already be generated by the rolling resistance of guide rollers.
  • a malfunction of the linear drive can on the one hand cause an interruption of the driving force upwards, so that the car is decelerated due to the gravitational acceleration; on the other hand can be generated by a short circuit abruptly acting on the car downward driving force.
  • the car is delayed with more than the acceleration of gravity and the passenger is now inevitably thrown headlong against the ceiling.
  • the elevator system comprises a car, which is movably received within a hoistway, and a linear drive for driving the car.
  • the linear drive comprises a stator shaft fixedly mounted on the stator assembly with a plurality of stators and a car mounted on the runner.
  • the stator assembly includes a plurality of electromagnetic coils, each of which is operable over one phase of a multi-phase alternating current.
  • the elevator installation comprises in particular a plurality, in particular more than two cars, which can be moved in a common elevator shaft.
  • the method comprises the following method steps:
  • the data transmission can also take place by wire without suspension cables and can thus be transmitted extremely quickly to a safety control device which initiates suitable safety measures.
  • a safety control device which initiates suitable safety measures.
  • the course of a phase angle of the polyphase alternating current is measured and from this a delay of the phase angle is calculated. From the delay of the phase angle can be directly determined conclusions on the delay of the car, since the phases directly generate the deceleration forces.
  • the phase angle can be determined by monitoring the phase currents, which can be carried out locally directly on the inverter or on the connecting lines between the inverters and coils of the stators. The local proximity to the responsible inverter also allows a fast wired signal chain from the sensor to the inverter, which may need to be converted to a safety operating state.
  • phase angle acceleration causes a delay (in the sense of a negative acceleration) of the car only with a certain time delay (delay) by monitoring phase lag can therefore be predicted to delay the car by a few milliseconds, thus providing important time to initiate safety measures.
  • current measuring devices are preferably used for measuring the phases of the polyphase alternating current.
  • the elevator system comprises, in addition to the o.g. Components that are configured to monitor a delay value of the elevator installation, a control unit, configured to transfer the linear drive into a safety operating state, if a deceleration value above a predetermined limit value is determined.
  • the elevator installation according to the invention is characterized in that the sensors are permanently installed in the elevator shaft.
  • Figure 1 schematically shows the structure of an elevator system according to the invention with a
  • FIG. 2 the course of the phases of a polyphase alternating current for operating the
  • FIG. 3 shows one of the pointer representations in detail view
  • Figure 6 shows the speed and the delay of the phases during the
  • FIG. 1 shows an elevator installation 1 according to the invention.
  • This comprises a car 2, which is received vertically movable within an elevator shaft 7.
  • the drive is provided by a linear motor 3 which comprises a stator assembly 4 fixedly installed in the shaft and a rotor 5 mounted on the car 2.
  • the stator assembly 4 comprises a plurality of stators K..Q, which are arranged successively along the elevator shaft 7 and are operated via an associated inverter 9K- .9Q.
  • the inverters supply the assigned ones
  • Stators K..Q each having a polyphase alternating current lyvw with at least three phases u , lv, l w ; individual coils u, v, w of the stators A..G are selectively acted upon by a respective phase current ly, lv, lw.
  • 2016/102385 AI discloses, there in conjunction with a synchronous motor.
  • each targeted one phase of the polyphase alternating current is applied, as shown in Figure 2.
  • the inverters 9 each generate sinusoidal successive phase currents I1, Iv, Iw, each phase-shifted by 120 °, in the case of 3-phase stators.
  • the activations of the coils u, v, w of the second stator L are in this case directly connected to the activations of the coils u, v, w of the first stator K.
  • a wandering magnetic field is generated by the coils u, v, w, which drives the rotor 5 in front of him.
  • FIG. 2 shows this, the course of the individual phase currents l uK, ⁇ IWQ, during a travel at a constant speed; below are the phasor diagrams of the phases at the respective times.
  • FIG. 3 shows one of the phasor diagrams in a larger representation and serves to illustrate the terms and mathematical combinations used, which are shown in FIG.
  • the phase angular acceleration a and the phase angle delay b are therefore 0 (II).
  • phase velocity is synchronized to the speed of the rotor 3.
  • the speed V of the rotor 3 is linearly dependent on the phase angular velocity ⁇ (III) taking into account the longer L of the stator (see Figure 1).
  • the acceleration A, or the deceleration B of the rotor is linearly dependent on the phase angle acceleration a or the phase angle delay b (IV), (V).
  • the delay b, B is always the negative value of the acceleration a, A and is therefore a measure of the deceleration.
  • the deceleration B is the relevant value when the car is moving upwards, which represents the measure for the dangers mentioned in the introduction.
  • a delay less than 0 means an acceleration greater than 0 in the direction of travel upwards, which has an increased contact pressure on the feet of the passenger and therefore does not cause a spin to the cabin ceiling.
  • phase angle delay b takes a value significantly above a limit value bumit-for example, the limit is 0.9. This inevitably results in an enormous delay of the car 2. Although this car delay is not measured directly on the car 2 but derived by monitoring the phase angle. The monitoring of the phase angular velocity ⁇ is performed by current measuring devices 8 at the respective phases, which are each connected to a safety control units 10A, 10G wired.
  • the safety control units 10 a .. 10 G can also be combined in one unit.
  • the safety control units 10 cause the respective inverters to be transferred to a safety mode in which the massive deceleration is inhibited. This connection is also wired, so that the signal chain from the sensors to the inverter is very fast.
  • Figure 5 shows from the time ti the progressions of the phases, as they would run without the safety shutdown to demonstrate the danger here.
  • a redundant overlapping structure of the linear drive is advantageous.
  • the car is driven in each operating state by several stators simultaneously.
  • the redundant stators are mechanically fixed together. If an error occurs at a stator or at its associated inverter, this leads to an acceleration or deceleration of the electrical rotating field of this stator. Due to the inertia of the mass of the load (elevator car), there is a change in the Polradwinkels (principle of an electric synchronous machine). By changing the rotor angle, there is also a change in the driving force (drive torque). This provides a soft coupling in redundant drive systems. If an impermissible acceleration of a partial drive system is detected in the area of the soft coupling, this can be switched off individually.
  • phase angle retardation positive in the downward direction

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage (1), die Aufzugsanlage (1) umfasst einen Fahrkorb (2), der innerhalb eines Aufzugsschachts (7) verfahrbar aufgenommen ist, einen Linearantrieb (3) zum Antreiben des Fahrkorbs (2), der Linearantrieb (3) umfasst eine am Aufzugsschacht (7) fest angebrachte Statoranordnung (4) mit einer Vielzahl von Statoren (K..Q), und einem am Fahrkorb (2) angebrachten Läufer (5), wobei die Statoranordnung (4) eine Mehrzahl von elektromagnetischen Spulen (u,v,w) aufweist, die jeweils über eine Phase (Iu, lv, lw) eines Mehrphasenwechselstroms (luvw) betrieben werden können, das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen des Mehrphasenwechselstroms (luvw) zum Betreiben der Statoranordnung (4) und damit zum Antreiben des Fahrkorbs (2), insbesondere zum Bereitstellen einer aufwärtsgerichteten Antriebskraft für den Fahrkorb (2), Überwachen eines Verzögerungswertes (b, B) der Aufzugsanlage anhand von Sensoren (8), welche fest im Aufzugsschacht (7) installiert sind, Überführen des Linearantriebes (3) in einen Sicherheitsbetriebszustand, falls die im Schritt Überwachen ein Verzögerungswert (b) oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (bLimit) ermittelt wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage und eine Aufzugsanlage.
Als Alternative zum Seilantrieb hat sich im Aufzugsbau mittlerweile der Linearantrieb herauskristallisiert. Ein solcher Linearantrieb umfasst fest im Aufzugsschacht installierte Statoreinheiten und zumindest eine fest am Fahrkorb installierte Läufereinheit. Die Erfindung ist anwendbar bei einer Aufzugsanlage, welche einen Fahrkorb und einen solchen Linearantrieb zum Antreiben des Fahrkorbs aufweist. Bei einer Aufwärtsfahrt darf der Fahrkorb grundsätzlich maximal mit Erdbeschleunigung abgebremst werden. Eine schnellstmögliche grenzwertig sichere Verzögerung kann erreicht werden, in dem der Antrieb neutral gestellt wird. Wirken zusätzlich zur Erdbeschleunigung weitere nach unten gerichtete Bremskräfte auf den Fahrkorb ein, so wird der Fahrkorb mit einer Verzögerung abgebremst, die betragsmäßig größer als die Erdbeschleunigung ist. Diese erhöhte Verzögerung kann bereits durch den Rollwiderstand von Führungsrollen erzeugt werden.
Für die im Fahrkorb befindlichen Personen bedeutet dies den Verlust der Bodenhaftung und damit eine erhebliche Verletzungsgefahr. Um das Abbremsen für den Fahrgast komfortabel zu gestalten, wird zum Abbremsen die Antriebsleistung kontinuierlich verringert; es ergibt sich so eine Verzögerung, die deutlich geringer als die Erdbeschleunigung ist.
Eine Fehlfunktion des Linearantriebs kann zum einen eine Unterbrechung der Antriebskraft nach oben bewirken, so dass der Fahrkorb aufgrund der Erdbeschleunigung abgebremst wird; zum anderen kann durch einen Kurzschluss schlagartig eine auf den Fahrkorb nach unten wirkende Antriebskraft erzeugt werden. Somit wird der Fahrkorb mit mehr als der Erdbeschleunigung verzögert und der Fahrgast wird nun unweigerlich mit dem Kopf voran gegen die Decke geschleudert.
Eine solche gefährliche Verzögerung des Fahrkorbs kann zwar mit einem am Fahrkorb angebrachten Beschleunigungssensor ermittelt werden. Der ermittelte Verzögerungswert muss allerdings sehr schnell an eine Sicherheitseinrichtung übertragen werden, welche geeignete Sicherheitsmaßnahmen einleiten kann. Zur Signalübertragung zwischen einem Fahrkorb und im Schacht installierten Einheiten werden zunehmend drahtlose Datenübertragungswege verwendet, um auf das Hängekabel verzichten zu können. Solche Hängekabel sind bei Aufzugsanlagen mit mehr als zwei Kabinen pro Schacht nicht mehr einsetzbar. Die vorhandenen drahtlosen Datenübertragungswege, z.B. WLAN, verzögern die Datenübertragung allerdings um wichtige Millisekunden und sind daher zu langsam und damit zu unzuverlässig.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Gefahren zu reduzieren. Dies wird erreicht durch ein Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage nach dem Anspruch 1 sowie eine Aufzugsanlage nach Anspruch 4; bevorzugte Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, wobei die beschriebenen Ausgestaltungen und Vorteile gleichermaßen auf das Verfahren und auf die Vorrichtung anwendbar sind.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage vorgesehen. Die Aufzugsanlage umfasst einen Fahrkorb, der innerhalb eines Aufzugsschachts verfahrbar aufgenommen ist, und einen Linearantrieb zum Antreiben des Fahrkorbs. Der Linearantrieb umfasst eine am Aufzugsschacht fest angebrachte Statoranordnung mit einer Vielzahl von Statoren und einem am Fahrkorb angebrachten Läufer. Die Statoranordnung weist eine Mehrzahl von elektromagnetischen Spulen auf, die jeweils über eine Phase eines Mehrphasenwechselstroms betrieben werden können. Die Aufzugsanlage umfasst insbesondere eine Mehrzahl, insbesondere mehr als zwei Fahrkörbe, die in einem gemeinsamen Aufzugsschacht verfahrbar sind. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
Bereitstellen des Mehrphasenwechselstroms zum Betreiben der Statoranordnung und damit zum Antreiben des Fahrkorbs, insbesondere zum Bereitstellen einer aufwärtsgerichteten Antriebskraft für den Fahrkorb,
Überwachen eines Verzögerungswertes der Aufzugsanlage anhand von Sensoren, welche fest im Aufzugsschacht installiert sind,
Überführen des Linearantriebes in einen Sicherheitsbetriebszustand, falls im Schritt Überwachen ein Verzögerungswert oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes ermittelt wird.
Durch die Verwendung von fest im Aufzugsschacht installierten Sensoren kann sowohl auf eine drahtlose Datenübertagung als auch eine Datenübertragung der Verzögerungswerte per Hängekabel verzichtet werden. Die Datenübertragung kann folglich auch ohne Hängekabel drahtgebunden erfolgen und damit äußerst schnell zu einer Sicherheitssteuerungseinrichtung übertragen werden, welche geeignete Sichermaßnahmen einleitet. Vorzugsweise wird zum Überwachen der Verlauf eines Phasenwinkels des Mehrphasenwechselstroms gemessen wird und daraus eine Verzögerung des Phasenwinkels berechnet wird. Aus der Verzögerung des Phasenwinkels lassen sich unmittelbar Rückschlüsse auf die Verzögerung des Fahrkorbs ermitteln, da die Phasen unmittelbar die Verzögerungskräfte erzeugen. Der Phasenwinkel lässt sich anhand einer Überwachung der Phasenströme ermitteln, was örtlich unmittelbar am Wechselrichter oder an den Verbindungsleitungen zwischen Wechselrichter und Spulen der Statoren durchführbar ist. Die örtliche Nähe zum zuständigen Wechselrichter ermöglicht auch eine schnelle drahtgebundene Signalkette vom Sensor bis zum Wechselrichter, der ggf. in einen Sicherheitsbetriebszustand zu überführen ist.
Aufgrund von Elastizitäten in der Regelstrecke (z.B. Kondensatoren und Induktivitäten im Linearmotor, gefederte Aufhängung des Läufers am Fahrkorb) bewirkt eine Phasenwinkelbeschleunigung erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung („delay") eine Verzögerung (im Sinne einer negativen Beschleunigung) des Fahrkorbs; durch die Überwachung der Phasenwinkelverzögerung kann folglich eine Verzögerung des Fahrkorbs um wenige Millisekunden vorhergesagt werden und somit wichtige Zeit zur Einleitung von Sicherheitsmaßnahmen gewonnen werden.
Als Sensoren zur Überwachung des Verzögerungswertes werden bevorzugt Strommessgeräte zur Messung der Phasen des Mehrphasenwechselstroms verwendet.
Die erfindungsgemäße Aufzugsanlage umfasst neben den o.g. Bestandteilen Sensoren, die eingerichtet sind zum Überwachen eines Verzögerungswertes der Aufzugsanlage, eine Steuerungseinheit, eingerichtet zum Überführen des Linearantriebes in einen Sicherheitsbetriebszustand, falls ein Verzögerungswert oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes ermittelt wird. Die erfindungsgemäße Aufzugsanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren fest im Aufzugsschacht installiert sind.
Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert; es zeigen
Figur 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage mit einem
Linearmotor;
Figur 2 den Verlauf der Phasen eines Mehrphasenwechselstroms zum Betreiben des
Linearmotors während einer Aufwärtsfahrt mit konstanter Geschwindigkeit mit jeweiligen Zeigerdarstellungen; Figur 3 eine der Zeigerdarstellungen in Detailansicht;
Figur 4 relevante mathematische Zusammenhänge zur Zeigerdarstellung;
Figur 5 den Verlauf der Phasen des Mehrphasenwechselstroms während einer
Aufwärtsfahrt mit Fehlfunktion mit jeweiligen Zeigerdarstellungen ohne
Sicherheitsabschaltung;
Figur 6 die Geschwindigkeit und die Verzögerung der Phasen während der
Aufwärtsfahrt mit Fehlfunktion;
Figur 7 den Verlauf der Phasen des Mehrphasenwechselstroms während einer
Aufwärtsfahrt mit Fehlfunktion mit jeweiligen Zeigerdarstellungen mit
Sicherheitsabschaltung.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Aufzugsanlage l. Diese umfasst einen Fahrkorb 2, der innerhalb eines Aufzugsschachts 7 vertikal verfahrbar aufgenommen. Für den Antrieb sorgt ein Linearmotor 3, der eine fest im Schacht installierte Statoranordnung 4 und einen am Fahrkorb 2 angebrachten Läufer 5 umfasst. Die Statoranordnung 4 umfasst eine Vielzahl von Statoren K..Q, die nacheinander entlang des Aufzugsschachts 7 angeordnet sind und über einen zugeordneten Wechselrichter 9K- .9Q betrieben werden. Die Wechselrichter versorgen die zugeordneten
Statoren K..Q mit jeweils einem Mehrphasenwechselstrom lyvw mit zumindest drei Phasen \u, lv, lw; einzelne Spulen u,v,w der Statoren A..G werden gezielt mit jeweils einem Phasenstrom ly, lv, lw beaufschlagt. Weitere erläuternde Beschreibungen zum Antreiben eines Fahrkorbs mittels eines Linearantriebs ist beispielsweise in der Internationalen Patentanmeldung WO
2016/102385 AI offenbart, dort in Verbindung mit einem Synchronmotor.
Wenn der Fahrkorb nach oben in Fahrtrichtung 6 bewegt wird, werden die Spulen, die sich im Einflussbereich des Läufers befinden, gezielt jeweils einer Phase des Mehrphasenwechselstroms beaufschlagt, wie es in Figur 2 gezeigt ist. Demnach erzeugen die Wechselrichter 9 jeweils sinusförmige aufeinanderfolgende Phasenströme ly, lv, lw, jeweils phasenversetzt um 120°, bei 3- phasigen Statoren. Die Aktivierungen der Spulen u,v,w des zweiten Stators L schließen sich dabei unmittelbar an die Aktivierungen der Spulen u,v,w des ersten Stators K an. Somit wird durch die Spulen u,v,w ein wanderndes Magnetfeld erzeugt, welches den Läufer 5 vor sich hertreibt.
Figur 2 zeigt hierzu den Verlauf der einzelnen Phasenströme luK, , ■■■ IwQ, während einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit; darunter sind die Zeigerdiagramme der Phasen zu den jeweiligen Zeitpunkten gezeigt. Figur 3 zeigt eines der Zeigerdiagramme in größerer Darstellung und dient zur Veranschaulichung von verwendeten Begriffen und mathematischen Zusammengängen, die in Figur 4 gezeigt sind. Der Zeiger zeigt in eine Richtung entsprechend des jeweils geltenden Phasenwinkels eines Stators. Auf der 12 Uhr Stellung beträgt der Phasenwinkel 0°. Nun verändert sich die Phase mit einer Phasenwinkelgeschwindigkeit φ „Punkt" = ω in Richtung Phasenwinkel 120°. Die Phasenwinkelgeschwindigkeit ist konstant und wird im Folgenden mit ,,ω" bezeichnet (I). Die Phasenwinkelbeschleunigung a sowie die Phasenwinkelverzögerung b ist demnach 0 (II).
Während des Betriebs eines Elektromotors, insbesondere eines Synchronmotors, ist die Phasengeschwindigkeit synchronisiert auf die Geschwindigkeit des Läufers 3. Die Geschwindigkeit V des Läufers 3 ist unter Berücksichtigung der Länger L des Stators (siehe Figur 1) linear abhängig von der Phasenwinkelgeschwindigkeit ω (III). Ebenso ist die Beschleunigung A, bzw. die Verzögerung B des Läufers linear abhängig von der Phasenwinkelbeschleunigung a bzw. der Phasenwinkelverzögerung b (IV), (V).
Als Verzögerung b, B wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung stets der negative Wert der Beschleunigung a, A verstanden und ist somit ein Maß für das Abbremsen. Je größer die Verzögerung B, b desto stärker wird der zugehörige Geschwindigkeitswert ω, V von einem positiven Wert in Richtung 0 abgebremst. Die Verzögerung B ist der relevante Wert bei einer Aufwärtsfahrt des Fahrkorbs ist, welcher das Maß für die einleitend angesprochenen Gefahren darstellt. Je größer (in positiver Richtung) die Verzögerung B ist, desto stärker wird der Fahrgast in Richtung Kabinendecke geschleudert. Eine Verzögerung kleiner 0 bedeutet eine Beschleunigung größer 0 in Fahrtrichtung aufwärts, was eine verstärkte Anpresskraft auf die Füße des Fahrgastes auswirkt und daher kein Schleudern an die Kabinendecke bewirkt.
In Figur 5 tritt zum Zeitpunkt ti eine Fehlfunktion auf. Die Polung wird unbeabsichtigt umgedreht; somit laufen die Phasen lVm, IUM und lwL rückwärts. Im Zeigerdiagramm lässt sich nun die Umkehrung der Phasenwinkelgeschwindigkeit ω beim Phasenwinkel 180° erkennen. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Phasenwinkelverzögerung b einen Wert deutlich oberhalb eines Grenzwertes bumit an- Der Grenzwert liegt beispielsweise bei 0,9. Dies hat zwangsläufig eine enorme Verzögerung des Fahrkorbs 2 zur Folge. Diese Fahrkorbverzögerung wird zwar nicht unmittelbar am Fahrkorb 2 gemessen sondern durch die Überwachung der Phasenwinkel hergeleitet. Die Überwachung der Phasenwinkelgeschwindigkeit ω erfolgt durch Strommessgeräte 8 an den jeweiligen Phasen, welche jeweils mit einer Sicherheitssteuerungseinheiten 10A, 10G drahtgebunden verbunden sind. In der Figur 5 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Sicherheitssteuerungseinheiten zu den äußeren Statoren K, Q eingezeichnet. Die Sicherheitssteuerungseinheiten 10a..10G können auch in einer Einheit zusammengefasst sein. Im Falle der Ermittlung einer zu großen Phasenwinkelverzögerung veranlassen die Sicherheitssteuerungseinheiten 10, dass die jeweiligen Wechselrichter in einen Sicherheitsbetrieb überführt werden, in der die massive Verzögerung unterbunden wird. Auch diese Verbindung ist drahtgebunden, so dass die Signalkette von den Sensoren bis hin zum Wechselrichter sehr schnell ist.
Figur 5 zeigt dabei ab dem Zeitpunkt ti die Verläufe der Phasen, wie sie ohne die Sicherheitsabschaltung verlaufen würden, um hier die Gefahr zu demonstrieren. Im Sicherheitszustand werden nun beispielsweise die Spulen u und v des Stators M und die Spule w des Stators L ausgeschaltet, so dass die Phasen bei konstant 1=0 zum Erliegen kommen Dies is in Figur 7 gezeigt.
Vorteilhaft ist grundsätzlich ein redundanter überlappender Aufbau des Linearantriebs. Dabei wird der Fahrkorb in jedem Betriebszustand durch mehrere Statoren gleichzeitig angetrieben. Hierbei sind die redundanten Statoren mechanisch fest miteinander gekoppelt. Tritt an einem Stator oder an dessen zugeordneten Wechselrichter ein Fehler auf, so führt dies zu einer Beschleunigung oder Verzögerung des elektrischen Drehfeldes dieses Stators. Auf Grund der Trägheit der Masse der Last (Aufzugskabine) kommt es zu einer Veränderung des Polradwinkels (Prinzip einer elektrischen Synchronmaschine). Durch die Veränderung des Polradwinkels kommt es auch zu einer Veränderung der Antriebskraft (Antriebsmoment). Damit ist eine weiche Kopplung bei redundanten Antriebssystemen gegeben. Wird im Bereich der weichen Kopplung eine unzulässige Beschleunigung eines Teilantriebssystem detektiert, so kann dieses individuell abgeschaltet werden.
Wird der Polradwinkel von 90° überschritten, so kann es zum Kippen des Antriebes kommen. Dabei kann es zu einem Vorzeichenwechsel der Antriebskraft (Antriebsmoment) kommen. Auch hier wird das betroffene Teilantriebssegment abgeschaltet. Bei einem nicht redundanten Antriebskonzept hingegen wird bei einem Abschalten die Verzögerung des Fahrkorbs auf die Erdbeschleunigung plus zusätzliche Anteile, die aufgrund von Verlustleistung (Rollreibung der Laufrollen, Luftwiderstand, usw.) begrenzt, was zu einem langsamen Abheben der zu befördernden Personen führen kann. Starke weitere Verzögerungskräfte, die zu einem kraftvollen an die Decke schleudern führen können, wird durch die Abschaltung des Linearantriebs vermieden.
Bezugszeichenliste
1 Aufzugsanlage
2 Fahrkorb
3 Linearantrieb
4 Statoranordnung
5 Läufer
6 Fahrtrichtung
7 Aufzugsschacht
8 Strommessgerät
9 Wechselrichter
10 Sicherheitssteuerungseinheit
K..Q Statoren
u, v, w individuelle Spulen
L Länge eines Stators
V Geschwindigkeit des Läufers
A Beschleunigung des Läufers
B Verzögerung des Läufers φ Phasenwinkel
ω Phasenwinkelgeschwindigkeit
a Phasenwinkelbeschleunigung (positiv in Aufwärtsrichtung) b Phasenwinkelverzögerung (positiv in Abwärtsrichtung)
I Stromstärke
luvw Mehrphasenwechselstrom
lu, lv, lw Phasen des Mehrphasenwechselstroms

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsanlage (1), die Aufzugsanlage (1) umfasst
einen Fahrkorb (2), der innerhalb eines Aufzugsschachts (7) verfahrbar aufgenommen ist, einen Linearantrieb (3) zum Antreiben des Fahrkorbs (2), der Linearantrieb (3) umfasst
eine am Aufzugsschacht (7) fest angebrachte Statoranordnung (4) mit einer Vielzahl von Statoren (K..Q), und
einem am Fahrkorb (2) angebrachten Läufer (5), wobei die Statoranordnung (4) eine Mehrzahl von elektromagnetischen Spulen (u,v,w) aufweist, die jeweils über eine Phase du, lv, lw) eines Mehrphasenwechselstroms duvw) betrieben werden können, das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
Bereitstellen des Mehrphasenwechselstroms duvw) zum Betreiben der Statoranordnung (4) und damit zum Antreiben des Fahrkorbs (2), insbesondere zum Bereitstellen einer aufwärtsgerichteten Antriebskraft für den Fahrkorb (2),
Überwachen eines Verzögerungswertes (b, B) der Aufzugsanlage anhand von Sensoren (8), welche fest im Aufzugsschacht (7) installiert sind,
Überführen des Linearantriebes (3) in einen Sicherheitsbetriebszustand, falls die im Schritt Überwachen ein Verzögerungswert (b) oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (bumit) ermittelt wird.
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Überwachen der Verlauf eines Phasenwinkels (φ) des Mehrphasenwechselstroms duvw) gemessen wird und daraus eine Verzögerung (b) des Phasenwinkels (φ) berechnet wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Sensoren zur Überwachung des Verzögerungswertes Strommessgeräte (8) zur Messung der Phasen du, lv, lw) des Mehrphasenwechselstroms fluvw) verwendet werden.
Aufzugsanlage, umfassend einen Fahrkorb (2), der innerhalb eines Aufzugsschachts (7) verfahrbar aufgenommen ist, und
einen Linearantrieb (3) zum Antreiben des Fahrkorbs (2), der Linearantrieb (3) umfasst
eine am Aufzugsschacht (7) fest angebrachte Statoranordnung (4) mit einer Vielzahl von Statoren (K...Q), und
einen am Fahrkorb (2) angebrachten Läufer (5), wobei die Statoranordnung (4) eine Mehrzahl an elektromagnetischen Spulen (u,v,w) aufweist, die jeweils über eine Phase du, lv, lw) eines Mehrphasenwechselstroms fluvw) betrieben werden können, die Aufzugsanlage umfasst ferner
Sensoren (8), eingerichtet zum Überwachen eines Verzögerungswertes (b) der Aufzugsanlage, eine Steuerungseinheit (10), eingerichtet zum Überführen des Linearantriebes (3) in einen Sicherheitsbetriebszustand, falls ein Verzögerungswert (b) oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (bUmit) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren, eingerichtet zum Überwachen des Verzögerungswertes, fest im Aufzugsschacht (7) installiert sind.
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