FI106230B - Menetelmä vaihtovirtamoottorin jarruttamiseksi - Google Patents

Description

1 106230

Menetelmä vaihtovirtamoottorin jarruttamiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä vaihtovirta-moottorin jarruttamiseksi, kun vaihtovirtamoottoria syöte-5 tään välipiirin käsittävällä taajuusmuuttajalla.

Kun välipiirin käsittävällä taajuusmuuttajalla syötettyä vaihtovirtamoottoria jarrutetaan, sen välipiirin jännite pyrkii kohoamaan. Tämä perustuu siihen, että moottori tällöin toimii generaattorina syöttäen mekaanisen 10 järjestelmänsä energiaa välipiirin energiaksi. Järjestelmän jarrutuskykyä rajoittaa siten osaltaan välipiirille sallittu jännitteennousu. Jos jännite nousee liiaksi, joudutaan jarrutusmomenttia rajoittamaan tai vaihtoehtoisesti syöttämään ylimääräinen energia verkkoon sopivan järjeste-15 lyn, kuten verkkovaihtosuuntaajan, avulla. Ylimääräinen energia voidaan syöttää myös lämpövastukseen, jolloin tarvitaan kyseinen vastus ja erillinen jarrukatkoja. Nämä vaihtoehdot kuitenkin edellyttävät lisälaitteiden käyttöä, jotka monimutkaistavat järjestelmää ja lisäävät sen kus-20 tannuksia. Kolmas vaihtoehto jarrutuksen tehostamiseksi on käyttää tasavirtajarrutusta, jolloin säätö kuitenkin me- • » i · ,···, nettää tiedon moottorin pyörimisnopeudesta. Täten tasavir- * · #;t tajarrutus soveltuu käytettäväksi vain silloin, kun moot- **“. tori ollaan pysäyttämässä täysin.

. 25 Julkaisusta SE B 461947 tunnetaan menetelmä taa- ··« •••j juusmuuttajalla syötetyn vaihtovirtamoottorin jarruttami- • · · *.* * seksi. Tämän julkaisun mukaisessa menetelmässä käytetään jarrutuksen aikaansaantiin tavanomaisesta ohjaustilantees- ··· ta poikkeavaa vaihtosuuntaajan pulssikuviota. Tällöin vai- 3 0 kutetaan hyvin aktiivisesti vaihtosuuntaajan ohjaukseen.

*. Tällöin staattorivuo muistuttaa kuusikulmaista tähteä ja ··· ^ "" moottorissa esiintyy hyvin suuritaajuisia virtoja. Poik-

Ml · *···’ keavasta pulssikuviosta johtuen moottorista saatava mo-

Je>*i mentti pienenee tätä jarrutustapaa käytettäessä oleelli- 35 sesti. Kyseistä menetelmää sovellettaessa moottorin momen- • · 2 106230 ti ja pyörimisnopeus eivät siten ole koko ajan säädettävissä .

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin uusi menetelmä vaihtovirtamoottorin jarruttamiseksi käy-5 tettäväksi silloin, kun vaihtovirtamoottoria syötetään välipiirin käsittävällä taajuusmuuttajalla. Tavoitteena on esittää menetelmä, johon ei liity edellä mainittuja tunnettujen menetelmien puutteita ja jota sovellettaessa järjestelmään ei tarvitse liittää mitään jarrukatkojan kallo täisiä lisälaitteita. Tähän päästään keksinnön mukaisen menetelmän avulla, jolle on tunnusomaista, että välipiirin jännitteen saavuttaessa jarrutustilanteessa ennalta määrätyn arvon moottorin magnetointia lisätään moottorin lämpö-häviöiden lisäämiseksi kasvattamalla vaihtosuuntaajan läh-15 töjännitettä ja välipiirin jännitteen laskettua mainitun ennalta määrätyn arvon alle lisämagnetointi poistetaan.

Edullisesti moottorin magnetoinnin lisäämiseksi magnetointivirtaa lisätään enintään ennalta määrättyyn raja-arvoon asti. Lisättyä magnetointivirtaa ja siten li-20 sättyä staattorivuota pidetään yllä koko jarrutuksen ajan ..il' eli niin kauan kun välipiirin jännite on mainitun ennalta '• "I määrätyn arvon yläpuolella. Moottori on koko jarrutuksen ··· ajan normaalisti ohjattavissa eli sen momentti ja pyöri- <;·<· misnopeus ovat koko ajan säädettävissä.

25 Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää vaihto- • · · · .·;·. virtamoottorin jarruttamiseksi kuvataan yksityiskohtaisem- • · · min viitaten oheiseen piirustukseen, jossa ... kuvio 1 esittää kaaviokuvan keksinnön mukaista me- • · ’···* netelmää hyödyntämään soveltuvan vaihtovirtamoottorikäytön • · 30 osasta ja ··· kuvio 2 esittää keksinnön mukaista menetelmää ha- • · · · .**·. vainnollistavan esimerkinomaisen vuokaavion.

♦ « w # · ♦ .;. Kuviossa 1 on esitetty kaaviokuva vaihtovirtamoot- « « *···* torikäytöstä, jossa moottoria 1 syötetään taajuusmuutta- • « 35 jalla 2, jossa on välipiiri 4 ja sen syöttämä vaihtosuun- 106230 taaja 3, joka puolestaan syöttää moottoria 1. Kun moottoria 1 pyritään jarruttamaan, syntyy tilanne, jossa moottori 1 ryhtyy toimimaan generaattorina muuttaen mekaanista energiaansa sähköenergiaksi, joka siirtyy taajuusmuuttajan 5 välipiiriin 4. Koska välipiiristä energiaa ei päästä esimerkiksi verkkovaihtosuuntaajan avulla syöttämään eteenpäin esimerkiksi sähköverkkoon, varastoituu energia väli-piiriin, minkä seurauksena välipiirin 4, joka tavanomai-simmin, mutta ei välttämättä, on tasajännitepiiri, jännite 10 uc nousee. Tavanomaisesti menetellään tässä tapauksessa siten, että moottorin jarrutusmomenttia pienennetään siinä määrin, että välipiirin jännitteennousu lakkaa. Tällöin on siis saavutettu tasapainotila, jossa moottorin jarrutuste-ho vastaa moottorin 1 ja sitä syöttävän vaihtosuuntaajan 3 15 häviöitä.

Keksinnön mukaisesti ei kuitenkaan tyydytä siihen jarrutustehoon, joka edellä mainitulla tavanomaisella menetelmällä on saavutettavissa, vaan ryhdytään keksinnön mukaisiin lisätoimenpiteisiin j arrutustehon kasvattamisek-20 si. Keksinnön mukaisesti moottorin 1 magnetointia lisätään syöttämällä moottorin 1 staattoripiiriin ylimääräistä mag-netointivirtaa vaihtosuuntaajalta 3. Käytännössä tämä ta- ··· pahtuu vaihtosuuntaajan 3 lähtö jännitettä nostamalla. Tä- « · · « ....j hän magnetoinnin lisäämiseen lähdetään silloin, kun väli- . 25 piirin 4 jännite saavuttaa ennalta asetetun yläraja-arvon-sa uc-hi-lim. Käytännön vaikutuksena moottorin 1 magne- • · · ‘ toinnin lisäämisestä staattorivirran kasvun lisäksi on, että moottorin roottoriin indusoituu staattorivirtaan ver- • · · • · ’···* rannollinen virta. Nämä staattori- ja roottorivirrat aihe- • · · *...· 30 uttavat häviötehon, jonka avulla pystytään jarruttamaan eli kuluttamaan moottorin mekaanista energiaa. Keksinnön • · · .···. mukaisessa menetelmässä siis moottorin häviöitä lisätään 'v- · · lisäämällä siinä syntyviä virtalämpöhäviöitä ja myös mag- • · netointihäviöitä. Tällä tavoin moottorin muodostaman me- • « ·.**: 35 kaanisen järjestelmän energiaa voidaan tavanomaista suu- 4 106230 remmassa määrin muuttaa moottorin lämpöenergiaksi ja jar-rutusmomentti voi siten olla korkeampi.

Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä ei moottorin normaaleihin ohjausjärjestelyihin tarvita kovinkaan 5 suuria muutoksia. Menetelmää sovellettaessa joudutaan ainoastaan tarkkailemaan välipiirin jännitettä, kun moottoria ollaan jarruttamassa ja aloittamaan vuon kasvatus ja siten myös magnetointivirran kasvatus niin paljon kuin ennalta määrätty virtaraja sallii, kun välipiirin jännite 10 ylittää ennalta määrätyn arvon. Käytettäessä keksinnön mukaista vuojarrutusta, jossa siis moottoria jarrutetaan sen magnetointia lisäämällä, voidaan magnetointivirtaa lisätä enintään ennalta määrättyyn raja-arvoon asti, joka käytännössä määräytyy joko vaihtosuuntajan 3 maksimaalisen läh-15 tövirran tai moottorille 1 lähinnä sen lämpenemisen perusteella kulloinkin sallitun maksimaalisen staattorivirran perusteella. Toisaalta on luonnollista, että vaihtosuuntaajan 3 lähtöjännite, jonka nosto siis aikaansaa magnetointivirran kasvun, on mahdollista nostaa ainoastaan 20 vaihtosuuntaajalle mahdolliseen maksimiarvoon asti.

Keksinnön mukainen vuojarrutus passivoituu, kun vä- • · · lipiirin 4 jännite uc alittaa ylijännitteen säätörajan eli ··· arvon uc-hi-lim. Tällä tavoin keksinnön mukaisen vuojarru- • » · · ·;··· tuksen aktivointi ja passivointi perustuu pelkästään väli- 25 piirijännitteen uc tarkkailuun. Luonnollisesti moottorin • · · · vuota eli sen magnetointia lisättäessä tulee vuon noston • · · olla hallittu, jolloin nostonopeus riippuu lähinnä rootto- ... rin aikavakiosta.

• * ’···* Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaista menetel- • · *..·* 3 0 mää havainnollistava esimerkinomainen vuokaavio. Siinä ♦·· viitenumerolla 5 on merkitty jarrutuksen aloitusta. Kun «·«· .***· j arrutuskäsky on saatu, ryhdytään lohkon 6 mukaisesti

• · t J

tarkkailemaan taajuusmuuttajan välipiirin jännitettä uc ja '···* testataan onko tämä jännite noussut sallittuun maksimiar- • t « "< 35 voonsa uc-hi-lim. Jos välipiirin jännite ei ylitä arvoa s 106230 uc-hi-lim, niin siirrytään lohkoon 7, jonka mukaisesti jarrutusta jatketaan normaalisäädön mukaisesti ja tämän normaalisäädön mukaisella magnetoinnilla. Jos välipiirin jännite kuitenkin ylittää arvon uc-hi-lim, niin siirrytään 5 lohkoon 8, jossa testataan ylittääkö magnetointivirta is sallitun maksimiarvonsa is-ref. Jos jarrutus on vasta aloitettu, niin on todennälköistä, että virtaraja ei vielä ole tullut vastaan vaan päästään lisäämään jarrutustehoa lisäämällä keksinnön mukaisesti magnetointia lohkossa 9.

10 Tämän jälkeen palataan lohkoon 6 testaamaan välipiirijännitteen tasoa ja siirtymään sen perusteella joko lohkoon 7 tai lohkoon 8.

Kun moottorin magnetointia kuvion 2 vuokaavion mukaisesti lisätään, tulee jossain vaiheessa ensinnäkin vas-15 taan tilanne, jossa magnetointivirtaa ei enää voida lisätä vaan on ylitetty sallittu maksimivirta is-ref. Tällöin lohkosta 8 siirrytään lohkoon 10, jossa magnetointia pienennetään. Toisaalta jarrutuksen edistyessä tulee jossain vaiheessa myös vastaan tilanne, jossa välipiirijännite 20 alittaa raja-arvonsa uc-hi-lim ja tällöin päästään lohkos- i ..H* ta 6 siirtymään lohkon 7 mukaiseen normaalisäätöön.

(tl < «Il « • I ( ( « ( ( t I M ( ( » • · · • · · « • ·♦ • · » • · · ··· ♦ · • · ··· • · · • ♦ • · ·· · « ··» • · · · M» « t « « ( ( · • « · « « * « I · « • I I • ·

Claims (2)

6 106230

1. Menetelmä vaihtovirtamoottorin jarruttamiseksi, 5 kun vaihtovirtamoottoria (1) syötetään välipiirin (4) käsittävällä taajuusmuuttajalla (2) , tunnettu siitä, että välipiirin (4) jännitteen (uc) saavuttaessa jar-rutustilanteessa ennalta määrätyn arvon (uc-hi-lim) moottorin (1) magnetointia lisätään moottorin lämpöhäviöiden 10 lisäämiseksi kasvattamalla vaihtosuuntaajan lähtöjännitettä ja välipiirin jännitteen (uc) laskettua mainitun ennalta määrätyn arvon (uc-hi-lim) alle lisämagnetointi poistetaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että moottorin magnetoinnin lisäämiseksi magnetointivirtaa (is) lisätään enintään ennalta määrättyyn raja-arvoon (is-ref) asti. « 1 1 • t · I I < ( « < I f I i < C t 111 I I ( t ! I < c ·1· »··» • · · • · · • 1 1 *♦· • · • · ··· »»· * · • · *♦· • · · ···· • ·· t < I c C ί t « < 4 C « « « c « 1 « « 7 106230