FI71711B - Hissmotorstyrsystem foer vaexelstroemsinduktionsmotor - Google Patents

Description

Ι·Λί**·Ι kuulutusjulkaisu 71711 •S*® 6 (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT ' ' 1 1 9¾¾ C (45) ?': tontti myönnetty ^ *» 1 .· ! ~ L r\t\ 1 ΛΑ7 ^>ΐΓ**^ <y J* * - ‘ ‘ ^ i .. I. ~ ö 's,/ X v/ '«/ / v (51) Kv.lk.*/lnt.ci.* B 66 B 1/30 // H 02 P 5/^0 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 760725 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 18.03.76 (Fl) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 18.03.76 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 21 .09*76

Patentti- ja rekisterihallitus /44s Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm.— 31.10.86

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 20.03.75 Ranska-Frankrike(FR) 7508769 (71) Otis El evator Company, One Financial Plaza, Hartford, Connecticut, USA(US) (72) Rene Ficheux, Vincennes, Francois Ronsin, Mesni1 Le-Roi,

Ranska-Frank rike(FR) (7^) Oy Koister Ab (5*0 Hissin moottorin ohjausjärjestelmä vaihtovirtainduktiomoottoria varten -Hissmotorstyrsystem för växelströmsinduktionsmotor

Nyt esiteltävä keksintö koskee hissin moottorin ohjausjärjestelmää, ja nimenomaan hissin nostomoottorina käytettävän vaihtovirtainduktiomoottorin ohjausjärjestelmää.

Viime aikoina on hammaspyöräkäyttöisissä hisseissä aikaisempien tasavirtamoottorien tilalla alettu yleisesti käyttää vaihtovirtainduktiomoottoreita. Tässä mielessä onkin jo ehdotettu erilaisia järjestelmiä, joissa käytetään yksi- ja moninopeuk-sisia moottoreita. Yksinopeuksisessa moottorissa ohjattua vaihtovirtaa käytetään sekä moottorin nopeuden kiihdyttämiseen että hidastamiseen. Hidastaminen saadaan tällöin aikaan vaihtamalla moottorin käämitykseen tulevan virran vaihejärjestys. Moninopeuk-sisten moottorien ollessa kyseessä on ehdotettu ohjatun vaihtovirran syöttämistä yhteen käämitykseen moottorin kiihdyttämiseksi ja moottorin nopeuden hidastamiseksi taas ohjatun tasavirran syöttämistä moottorin toiseen käämitykseen.

Nyt käsiteltävän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu hissimoottorin ohjausjärjestelmä.

2 71711

Keksintö edellyttää tällöin sellaista hissin moottorin ohjausjärjestelmää, jossa suuren ja alhaisen nopeuden staattori-käämityksellä varustettu kolmivaihevaihtovirtainduktiomoottori kiihdytetään siten, että sen suuren nopeuden käämitykset yhdistetään sopivalla tavalla kytkentälaitteen avulla kolmivaihevaihto-virtalähteen syöttöjohtoihin, joissa on ainakin kahdessa johdossa virran säätölaitteet niin, että niiden avulla voidaan säätää em. suuren nopeuden käämityksiin syötetyn vaihtovirran suuruutta käyttämällä tällöin hyväksi signaalia, joka vastaa perusnopeussignaa-lin ja moottorin pyörimistä vastaavan takometrigeneraattorin läh-tösignaalin välistä eroa, ja kytkentälaitteen toiminta riippuu hissin sijainnista etukäteen määrätyllä etäisyydellä tietystä pysähtymistasosta, kytkentälaitteen kytkiessä irti suuren nopeuden käämitykset virransäätölaitteista ja kytkiessä alhaisen nopeuden käämitykset virran säätölaitteisiin, niin että käytettävästä virtalähteestä saadaan kolmivaihevaihtovirtaa, jonka vaihejärjestys poikkeaa suuren nopeuden käämityksiin syötetyn virran vaihe-järjestyksestä.

Tälle keksinnön mukaiselle ohjausjärjestelmälle on tunnusomaista, että kytkentälaite, kun se on toiminnassa, kytkee virran säätölaitteiden ohjauksen em. erotussignaalista virhesignaaliin, joka on saatu vertaamalla takometrigeneraattorin synnyttämää signaalia hidastukseen liittyväänmallisignaaliin, joka on saatu aikaan funktiogeneraattorilla riippuen siitä etäisyydestä, jolla hissin korin lasketaan olevan määrätystä pysähtymistasosta lasketun etäisyyden perustuessa tällöin jatkuvasti vähenevään signaaliin, joka on saatu aikaan integrointipiirillä, joka integroi takometrigeneraattorin synnyttämän signaalin hissikorin saavuttua etukäteen määrätylle etäisyydelle sekä vähentää tämän integroidun signaalin etukäteen määrättyä etäisyyttä vastaavasta signaalista, ja että toinen integrointipiiri synnyttää signaalin, joka on virhesignaalin integraalin funktio, ja summaa ensimmäisen integ-rointipiirin ja toisen integrointipiirin ulostulot signaalin muodostamiseksi, joka ohjaa virransäätölaitteita sen jälkeen kun alhaisen nopeuden käämitykset on yhdistetty niihin.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viittaamalla tällöin oheisiin patenttivaatimuksiin ja piirustuksiin, joissa 3 71711 kuvio 1 on kaavio keksinnön mukaisella moottorinohj.aus-järjestelmällä varustetusta hissistä, ja kuvio 2 esittää käyntinopeuteen liittyvää vääntömomentti-kaaviota moottorista, joka sopii keksinnön mukaiseen ohjausjärjestelmään.

Piirustuksessa ei ole esitetty käämipiirejä selostuksessa mainituille kytkimille, koska alan ammattimies ilman muuta tietää, millä tavalla selostuksessa esiintyvien kytkimien käämityksiin on edullisinta syöttää virta. Kaikkien kytkimien koskettimet on esitetty siinä asennossa, jossa ne ovat, kun niiden vastaavat kytkimet ovat lepotilassa.

Kuviossa 1 nähdään kolmivaihevaihtovirtainduktiomoottori, jossa on kaksi sarjaa staattorin vaihekäämityksiä, suuren nopeuden käämitys 1 ja hitaan nopeuden käämitys 2. Kumpikin niistä on yhdistetty ao. suuren (H) tai alhaisen (L) nopeuden kytkimen koskettimilla Hl, H2 tai Li, L2 kolmivaihesyöttöjohtoihin u, v ja w. H- ja L-koskettimet on järjestetty siten, että ne muuttavat jännitteen vaihejärjestyksen, kun on kysymys alhaisen nopeuden käämitykseen 2 ja suuren nopeuden käämitykseen 1 syötettävästä virrasta.

Kolmivaihesyöttöjohtoihin on yhdistetty myös koskettimet Ui, U2 ja Dl, F2. Ne sijaitsevat ylös- ja alasvaihtokytkimissä ja niiden tehtävänä on muuttaa vaihejärjestys jännitteessä, joka syötetään sekä suuren että alhaisen nopeuden käämityksiin. Näin ollen ne muuttavat luonnollisesti moottorin pyörimissuunnan.

Tietyn tasauskytkimen koskettimet RLl ja RL2 yhdistävät alhaisen nopeuden käämityksen 2 kolmivaihesyöttöön samalla vaihejärjestyk-sellä kuin suuren nopeuden kytkimen Hl- ja H2-koskettimet ovat yhteydessä suuren nopeuden käämitykseen 1. Tästä johtuen hitaan nopeuden käämitystä voidaan käyttää tasaukseen, mikäli köyden venyminen tai kutistuminen muuttaa hissin asentoa, kun se on pysähtynyt tietylle pysähdystasolle.

Kahteen kolmesta syöttöjohdosta on yhdistetty pari tyris-toreita TH1, TH2 ja TH3, TH4, jotka säätävät käämityksiin 1 ja 2 syötetyn vaihtovirran suuruuden. Pulssigeneraattori PG synnyttää porttisysäyksiä tyristoreiden ohjaustoimintoa varten. Sysäykset siirtyvät johtoja Tl - T4 pitkin (ei asian yksinkertaistamiseksi 4 71711 esitetty kuvassa tyristoreihin yhdistettyinä).

Hidastusvaihe GR yhdistää moottorin roottorin R akselin hissin urapyörään SH, jonka kautta köydet RO menevät korista CA vastapainoon CW. Takometrigeneraattori TACH on yhdistetty moottorin akseliin, niin että ne pyörivät yhdessä, jolloin saadaan moottorin nopeutta vastaavat jännitteet. Moottorin akseliin on asennettu myös vauhtipyörä sekä tavanomainen jarrurumpu. Kumpaakaan ei ole kuitenkaan esitetty piirustuksessa. Takometrigeneraattorin TACH ulostulo on yhdistetty piirin SUMl toiseen sisääntuloon.

Po. piirin toinen sisääntulo on taas yhdistetty käynnistys- ja pysäytyskytkimen koskettimilla S2 ensimmäiseen perusnopeussignaa-ligeneraattoriin REFl ja tasauskytkimen koskettimilla RL3 toiseen perusnopeussignaaligeneraattoriin REF2. Piirin SUMl ulostulo on yhdistetty vahvistimeen Ai, jonka ulostulo on puolestaan yhdistetty käynnistys- ja pysäytyskytkimenkoskettimilla SI ja tasaus-kytkimen koskettimilla RL4 pulssigeneraattorin PG sisääntuloon.

Takometrigeneraattorin TACH ulostulo on myös yhdistetty toisen piirin SUM2 sisääntuloon sekä käynnistys- ja pysäytyskytkimen koskettimilla S3 maahan ja myös integraattoripiirin 11 sisääntuloon. Käynnistys- ja pysäytyskytkimen koskettimet S6 on kytketty rinnan integraattorin II kondensaattorin Cl poikki.

Tämän integraattoripiirin lähtöteho syötetään piirin SUM2 toiseen sisääntuloon sen mentyä ensin funktiogeneraattorin FG läpi. Piirin SUM2 lähtöteho on yhdistetty toiseen integraattoripiiriin 12 ja vahvistimen A3 toiseen sisääntuloon. Vahvistimen A3 toinen sisääntulo on taas yhdistetty integraattorin 12 ulostuloon. Käynnistys- ja pysäytyskytkimen koskettimet S7 on kytketty rinnan integraattorin 12 kondensaattorin C2 poikki. Vahvistimen A3 ulostulo on yhdistetty pulssigeneraattoriin PG käynnistys- ja pysäytyskytkimen koskettimien S4 välityksellä.

Käynnistys- ja pysäytyskytkimen koskettimien S5 ja tasauskytkimen koskettimien RL5 välityksellä on yhdistetty samoin pulssigeneraattoriin PG vahvistimen VN ulostulo. Po. vahvistin ottaa vastaan takometrigeneraattorin TACH lähtötehon ja toimii ns. liikeilmaisimena sulkien pulssigeneraattorin PG hissin pysähtyessä tietylle pysäytystasolle.

5 71711

Kun hissin ollessa käytössä on syntynyt määrätty käynnis-tyssignaali ao. suunnanvaihtokytkimen koskettimet Ui ja U2 tai Dl ja D2 sulkeutuvat, samoin sulkeutuvat myös suuren nopeuden kytkimen H koskettimet Hl ja H2, jotka yhdistävät suuren nopeuden käämityksen 1 kolmeen syöttöjohtoon u, v ja w, jolloin kaksi näistä johdoista on kytketty tyristorien THl - TH4 välityksellä. Myös käynnistys- ja pysäytyskytkin alkaa toimia ja sulkee koskettimet SI ja S2, S3, S6 ja S7 sekä avaa koskettimet S4 ja S5. Tästä on taas eräänä seurauksena, että generaattorin REF1 perus-nopeussignaalin ja takometrigeneraattorin TACH lähtösignaalin välinen vahvistettu ero (saatu aikaan vahvistimella Ai) ohjaa pulssigeneraattorin PG porttisysäyksiä. Tällä tavoin moottori kiihtyy generaattoriin REF1 menevälle perusnopeussignaalille etukäteen määrätyn mallin mukaan.

Kun hissi lähestyy haluttua pysähdystasoa, pysäytyssig-naali saadaan aikaan ao. pysäytysetäisyydellä millä tahansa jo ennestään tunnetulla tavalla. Pysäytyssignaali käynnistää tällöin käynnistys- ja pysäytyskytkimen, jolloin koskettimet SI, S2, S3, S6 ja S7 avautuvat ja koskettimet S4 ja S5 sulkeutuvat. Lisäksi suuren nopeuden kytkin avaa koskettimet Hl ja H2, jolloin suuren nopeuden käämitys 1 kytkeytyy irti kolmivaihesyötöstä, ja alhaisen nopeuden kytkin sulkee puolestaan koskettimet Li ja L2, jotka yhdistävät alhaisen nopeuden käämityksen 2 virtalähteeseen. Käämitykseen 2 menevän virran vaihejärjestys eroaa käämitykseen 1 menevästä vaihejärjestyksestä siten, että alhaisen nopeuden käämitys saa aikaan tietyn vääntömomentin, joka on päinvastainen moottoria hidastavaan, käämityksen 1 aikaansaamaan vääntömoment-tiin. Vauhtipyörä (ei esitetty piirustuksessa) pyrkii neutraloimaan hidastusmomentin.

Hissin liikkeen hidastamiseksi alhaisen nopeuden käämitykseen 2 syötetyn vaihtovirran suuruus ohjataan vahvistimesta A3 tulevalla lähtösignaalilla, joka vastaa takometrigeneraattorista TACH tulleen todellisen nopeussignaalin ja funktiogeneraattorin FG synnyttämän perusnopeussignaalin välistä virhettä ynnä po. virheen integraalia, joka on saatu aikaan integraattoripiirillä 12.

Funktiogeneraattorista FG tuleva perusnopeussignaali 6 71711 syntyy riippuen siitä etäisyydestä, jolla korin GA lasketaan olevan ao. pysähtymiskohdasta. Tämä etäisyys lasketaan syöttämällä takometrigeneraattorin TACH lähtöteho integraattoriin II siitä hetkestä alkaen, jolloin kori tulee pysähtyrnistasoon nähden ao. pysähtymisetäisyydelle siihen saakka, kunnes se pysähtyy po. tasolle. Näin saadaan signaali, joka vastaa sitä matkaa, jonka kori on kulkenut pysähtymisetäisyyspisteestä. Vähentämällä tämä signaali kiinteästä, pysähtymisetäisyyttä vastaavasta signaalista saadaan vähenevä signaali, joka vastaa korin ja pysäytystason välistä laskettua etäisyyttä. Tämän johdosta funktiogeneraattori KG synnyttää perusnopeussignaalin, jolla saadaan haluttu hidas-tusmalli. Se on jo ennestään tunnetun hissin ohjaustekniikan mukaisesti halutulla hidastusnopeudella kerrotun kaksinkertaiseksi lasketun etäisyyden neliöjuuren funktio.

Kun hissi on jo melkein pysähtynyt pysähdystasolle, takometrigeneraattorin TACH lähtöteho laskee käytännöllisesti katsoen nollaan. Tätä lähtötehoa verrataan sitten absoluuttisesti esi-jännitesignaaliin, jolla on sopiva minimikoko, niin että molempien signaalien ollessa yhtä suuria vahvistin VN saa aikaan tietyn lähtötehon, joka kytkee irti pulssigeneraattorin PG. Tämä estää taas sen, ettei virtaa pääse jatkuvasti hitaan nopeuden käämitykseen 2, mikä aiheuttaisi muuten moottorin pyörimissuunnan muuttumisen. Vastaavasti käytetään tavanomaista elektrome-kaanista jarrua (ei näy kuvassa),jarruttamaan moottori halutulla tavalla takometrigeneraattorin TACH tehon laskiessa käytännöllisesti katsoen nollaan.

Jos korin ollessa pysähtynyt jollekin tasolle se liikkuu kuitenkin siitä poispäin muuttuneesta kuormituksesta johtuneen köyden venymisen tai kutistumisen vuoksi käytetään tasauskytkin-tä millä tahansa jo ennestään tunnetulla tavalla koskettimien RLl, RL2, RL3 ja RL4 sulkemiseksi ja koskettimien RL5 avaamiseksi. Tällöin saadaan aikaan tasaustoiminto, joka vastaa perusno-peussignaaligeneraattorin REF2 mallisignaalin ja takometrigeneraattorin TACH synnyttämän todellisen nopeuden välistä eroa.

Keksinnön mukaiseen ohjausjärjestelmään sopii moottoriksi ominaisuuksiltaan kuvan 2 esittämä moottori. Moottorin kehittämän, 7 71711 hidastukseen (Td) tarvittavan suurimman vääntömomentin pitäisi vastata suunnilleen kiihdyttämiseen käytettyä vääntömomenttia. Lisäksi on huomattava, että hidastukseen käytettävän vääntömomentin pitäisi pysyä suurin piirtein vakiona koko hidastusnopeus-alueella.

Claims (7)

1. 8 71 71 1
2. 1. Hissin moottorin ohjausjärjestelmä, jossa suuren (1) ja alhaisen (2) nopeuden staattorikäämityksillä varustettu kolmivai-hevaihtovirtainduktiomoottori kiihdytetään siten, että sen suuren nopeuden käämitykset yhdistetään sopivalla tavalla kytkentälaitteen avulla kolmivaihevaihtovirtalähteen syöttöjohtoihin, joissa on ainakin kahdessa johdossa virran säätölaitteet (Hl, H2, LI, L2, S1-S7, RL1-RL4, TH1-TH4) niin, että niiden avulla voidaan säätää em. suuren nopeuden käämityksiin syötetyn vaihtovirran suuruutta käyttämällä tällöin hyväksi signaalia, joka vastaa perusnopeus-signaalin (REF1) ja moottorin pyörimistä vastaavan takometrigene-raattorin (TACH) lähtösignaalin välistä eroa, ja kytkentälaitteen toiminta riippuu hissin sijainnista etukäteen määrätyllä etäisyydellä tietystä pysähtymistasosta, kytkentälaitteen (H1, H2) kytkiessä irti suuren nopeuden käämitykset (1) virransäätölaitteis-ta ja kytkiessä (L1, L2) alhaisen nopeuden käämitykset (2) virran säätölaitteisiin, niin että käytettävästä virtalähteestä saadaan kolmivaihevaihtovirtaa, jonka vaihejärjestys poikkeaa suuren nopeuden käämityksiin syötetyn virran vaihejärjestyksestä, tunnettu siitä, että kytkentälaite (H1, H2), kun se on toiminnassa, kytkee (S1, S2, S3, S4) virran säätölaitteiden ohjauksen em. erotussignaalista virhesignaaliin, joka on saatu vertaamalla takometrigeneraattorin (TACH) synnyttämää signaalia hidastukseen liittyvään mallisignaaliin, joka on saatu aikaan funktiogeneraat-torilla (11, FG) riippuen siitä etäisyydestä, jolla hissin korin lasketaan olevan määrätystä pysähtymistasosta lasketun etäisyyden perustuessa tällöin jatkuvasti vähenevään signaaliin, joka on saatu aikaan integrointipiirillä (11), joka integroi takometrigeneraattorin synnyttämän signaalin hissikorin saavuttua etukäteen määrätylle etäisyydelle sekä vähentää tämän integroidun signaalin etukäteen määrättyä etäisyyttä vastaavasta signaalista, ja että toinen integrointipiiri (12) synnyttää signaalin, joka on virhe-signaalin integraalin funktio, ja summaa ensimmäisen integrointi-piirin (11) ja toisen integrointipiirin (12) ulostulot signaalin muodostamiseksi, joka ohjaa virransäätölaitteita sen jälkeen kun alhaisen nopeuden käämitykset (2) on yhdistetty niihin. 9 71711
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hissin moottorin ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että liikeilmaisin (VN) toimii hissin nopeuden laskiessa ennalta määrätylle tasolle ja estää virran säätölaitteita syöttämästä lisää virtaa alhaisen nopeuden käämitykseen (2) .
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hissin moottorin ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että liikeilmaisin (VN) saa lähtösignaalin takometrigeneraattorista ja toimii ennalta määrätyn riippuvuuden vallitessa lähtösignaalin ja tietyn minimikool-taan sopivalla tavalla määrätyn esijännitesignaalin välillä.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hissin moottorin ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että hissin korin ollessa pysähdystasolla ja liikkuessa pois tähän pysähdystasoon liittyvältä, ennalta määrätyltä alueelta em. kytkinlaite (RL1-RL4) alkaa toimia ja kytkee alhaisen nopeuden käämitykset virran säätölaitteisiin, jolloin nämä voivat syöttää säädettyä vaihtovirtaa alhaisen nopeuden käämityksiin (2) niin paljon, että hissin kori saadaan liikkumaan takaisin etukäteen määrätylle alueelle.
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hissin moottorin ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että funktiogeneraattori (FG) synnyttää lähtösignaalin, joka on hissin korin hidastusnopeu-della kerrotun, kaksinkertaiseksi lasketun etäisyyden neliöjuuren funktio. 10 71 71 1
7. 1. Hissmotorregleringssystem, väri en trefas växelström-driven induktionsmotor med hög- (1) och lägfarts-(2)-stator-lindningar accelereras genom att dess högfartslindningar lämpli-gen kopplas med hjälp av strömställaranordningar till matnings-linjerna frän en trefas växelströmspänningskälla, varvid ätmins-tone tvä av dessa linjer uppvisar strömregleringsanordningar (Hl,, H2, LI, L2, S1-S7, RL1-RL4, TH1-TH4) sä att man med hjälp av dessa kan reglera storleken av den växelström som matats till förenamnda högfartslindningar genom att härvid utnyttja en signal, som motsvarar differensen mellan en referenshastighetssignal (REFl) och en utgängssignal frän en takometergenerator (TACH) som motsvarar rotationen i motorn, och kopplingsanordningens funktion beror pä hissens läge pä förutbestämt avständ frän en bestämd uppehällsnivä, medan kopplingsanordningen (Hl, H2) kopplar lös högfartslindningarna (1) frän strömställaranordningarna och kopplar (Li, L2) lägfartslindningarna (2) tili strömställaranordningarna sä, att frän den utnyttjade strömkälla erhälls trefasväxel-ström, vars fassekvens avviker frän fassekvensen hos den tili högfartslindningarna matade strömmen, kännetecknat därav, att kopplingsanordningen (Hl H2), när den är i drift, kopplar (SI, S2, S3, S4) styrningen hos strömregleringsanord-ningarna frän förenämnda differenssignal tili en felsignal, vil-ken erhällits genom att jämföra den av takometergeneratorn (TACH) alstrade signalen med en tili retarderingen ansluten mönster-signal, vilken ästadkommits med en funktionsgenerator (II, FG) i beroende av det avständ hisskorgen beräknas befinna sig pä frän en bestämd uppehällsnivä, medan det beräknade avständet härvid baseras pä en kontinuerligt avtagande signal, vilken ästadkommits medelst en integrerande krets (II) , vilken integre-rar den av takometergeneratorn alstrade signalen när hisskorgen uppnätt ett bestämt avständ samt subtraherar denna integrerande signal frän en signal motsvarande ett förutbestämt avständ, och att en andra integrerande krets (12) alstrar en signal, vilken är en funktion av felsignalen integral, och summerar utgän-garna frän den första integrerande kretsen (II) och den andra