FI76226C

FI76226C - Device and method for controlling an elevator's DC motor during emergency braking

Info

Publication number: FI76226C
Application number: FI832453A
Authority: FI
Inventors: Matti Kaehkipuro; Heimo Maekinen
Original assignee: Kone Oy
Priority date: 1983-07-04
Filing date: 1983-07-04
Publication date: 1988-09-09
Also published as: IN165825B; FI832453A0; FI76226B; FI832453L

Description

7622676226

MENETELMÄ JA LAITE HISSIN TASAVIRTAMOOTTORIN OHJAAMISEKSI HÄTÄJARRUTUKSESSA - ANORDNING OCH FÖRFARANDE FÖR STYRNING AV EN HISS' LIKSTRÖx^SMOTOR VID NÖDBROMSNINGMETHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING A DC DIRECTOR MOTOR IN AN EMERGENCY BRAKING - ANORDNING OCH FÖRFARANDE FÖR STYRNING AV EN HISS 'LIKSTRÖx ^ SMOTOR VID NÖDBROMSNING

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laite hissin tasavirtamoottorin ohjaamiseksi hätäjarrutuksessa, jossa hissi-moottorin generoima virta hätäjarrutuksen aikana johdetaan jarrutusvastukseen.The present invention relates to a method and apparatus for controlling a DC motor of an elevator in emergency braking, in which the current generated by the elevator motor during emergency braking is conducted to a braking resistor.

Hissin hätäjarrutuksessa varsinainen jarrutus eli hissikorin hidastus on hoidettava mahdollisimman riippumattomasti hissin muista järjestelmistä. Tasavirtamoottorin tapauksessa eräissä maissa ja eräissä tapauksissa on turvallisuussyistä säädetty, että hissimoottoria on jarrutettava sähköisesti, jolloin se toimii generaattorina. Tavallisesti tämä tehdään kytkemällä hätäjarrutuksessa sen rinnalle erillinen jarrutusvastus, samanaikaisesti kun moottorin virransyöttö katkaistaan. Muussa tapauksessa koko jarrutus tapahtuu pelkästään mekaanisen jarrun avulla. Tällä tavalla jarruttamalla hidastuu tietenkin myös hissin kulkunopeus riippumatta ulkoisista tekijöistä.In the case of emergency braking of an elevator, the actual braking, ie the deceleration of the elevator car, must be handled as independently as possible from other elevator systems. In the case of a DC motor, in some countries and in some cases, for safety reasons, it is stipulated that the elevator motor must be braked electrically, in which case it acts as a generator. Normally, this is done by connecting a separate braking resistor in parallel during emergency braking, at the same time as the motor power supply is switched off. Otherwise, all braking is done solely by means of a mechanical brake. Of course, braking in this way also slows down the speed of the elevator, regardless of external factors.

Tavallisesti jarrutusvastuksen kytkentä tapahtuu siten, että hätäjarrutuksen tapahtuessa kytkeytyy automaattisesti moottorin virransyöttö pois ja jarrutusvastus moottorin rinnalle. Haittapuolena näissä ratkaisuissa on se, että kontaktori, joka kytkee jarrutusvastuksen hissimoottorin rinnalle on moottorin generoimien suurien tasavirtojen vuoksi oltava hyvin harvinaislaatuinen ja kallis komponentti. Kontaktori on erikoinen erityisesti sen tähden, että sen tulee lepotilassa kytkeä suuri virta. Normaali kontaktori kytkee isot virrat toimintatilassa. Tämän keksinnön kohteena on siten menetelmä ja laite tämän epäkohdan poistamiseksi, jolle keksinnön mukaiselle menetelmälle pääasiassa on tunnusomaista se, että hätäjarrutuksen tapahtuessa jarrutusvastus kytketään moottorin rinnalle pääasiassa kahdesta tyristorista muodostuvalla puolijohdekytkimellä, jotka tyristorit sytytetään ilman ener- 2 76226 giavarastoa moottorin navoista saatavalla jännitteellä samanaikaisesti, kun moottorin käyttöä syöttävä kolmivaiheinen pääjännite kytketään pois siten, että tyristorisiltojen oikosulkutiet katkeavat. On olemassa useita eri tarkoituksiin kehitettyjä puolijohteita, jotka halpoina standardituotteina kestävät hyvin suuria virtoja. Käyttämällä tällaisia jarru-tusvastuksen kytkemiseksi, vältytään kokonaan mekaanisten kontaktorien haitoista.Normally, the braking resistor is connected in such a way that, in the event of an emergency brake application, the motor power supply and the braking resistor in parallel with the motor are automatically switched off. The disadvantage of these solutions is that the contactor which connects the braking resistor in parallel with the elevator motor must be a very rare and expensive component due to the high direct currents generated by the motor. The contactor is special, especially because it has to turn on a large current in sleep mode. A normal contactor switches on large currents in operating mode. The present invention therefore relates to a method and an apparatus for overcoming this drawback, which method is mainly characterized in that during emergency braking a braking resistor is connected in parallel with a motor by a semiconductor switch consisting mainly of two thyristors the three-phase mains supplying the motor is switched off so that the short-circuit paths of the thyristor bridges are interrupted. There are several semiconductors developed for different purposes that, as cheap standard products, can withstand very large currents. By using such to engage the braking resistor, the disadvantages of mechanical contactors are completely avoided.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovellutus-muodolle on tunnusomaista se, että tyristorit sytytetään ilman energiavarastoa moottorin navoista saatavalla jännitteellä hätäjarrutusta tunnistavan elimen, kuten releen, avulla. Tyristorit muodostavat suuren ryhmän tehoelektroniikkakompo-nentteja, joille mm. suurien virtojen katkaisu ulkoisella heikkovirtaohjauksella on eräs tyypillisimmistä sovellutuksista. Tällaisesta kytkentätavasta on vielä se etu, että kytkettävällä tyristorilla ei ole erillistä energialähdettä sy-tytysenergian muodostamiseksi, kun käytetään tasavirtamoottorin navoissa olevaa jännitettä. Tällöin esim. kolmivaiheisen sähkön syötön katketessa moottorin hätäjarrutus toimii edelleen, kun taas tavanomaista verkkosyöttöistä tyristorin sytytystä käytettäessä laitteisto ei toimi.A preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the thyristors are ignited without energy storage with a voltage from the motor terminals by means of an emergency braking sensing means, such as a relay. Thyristors form a large group of power electronic components for which e.g. switching off large currents with external low current control is one of the most typical applications. A further advantage of such a connection method is that the thyristor to be connected does not have a separate energy source for generating ignition energy when the voltage at the terminals of the DC motor is used. In this case, for example, when the three-phase power supply is interrupted, the emergency braking of the motor still works, while when the thyristor is ignited from conventional mains supplies, the equipment does not work.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovellutus-muodolle on myös tunnusomaista se, että hätäjarrutusta tunnistava elin vaikuttaa suoraan, kuten mekaanisella tai sähkömekaanisella välityksellä, pääjännitettä poiskytkevään kolmi-vaihekontaktoriin. Pääjännitteen kolmivaihekontaktorin ei tarvitse olla kovin suuri tehonsietokyvyItään, koska se on sijoitettu kolmivaiheiseen vaihtovirtaverkkoon, jossa kunkin kontaktorielementin siirtämä keskimääräinen teho on vain murto-osa moottorin nimellisarvoista ja koska kontaktoria käytetään ainoastaan hätäjarrutustilanteissa. Tämän sovellu-tusmuodon ajatuksena on siten se, että kolmivaihekontaktori ja hätäjarrutusta tunnistava rele voivat muodostua esimerkiksi yhdestä kontaktorikomponentista.A preferred embodiment of the method according to the invention is also characterized in that the emergency braking sensing element acts directly, such as by mechanical or electromechanical means, on the three-phase contactor which switches off the main voltage. The mains voltage three-phase contactor does not have to have very high power resistance because it is housed in a three-phase AC network where the average power transmitted by each contactor element is only a fraction of the rated motor and because the contactor is used only in emergency braking situations. The idea of this embodiment is thus that the three-phase contactor and the emergency braking sensing relay can consist of, for example, one contactor component.

7622676226

Keksinnön mukaista menetelmää soveltavalle laitteelle, hissin nelikvadranttisella tyristorikäytöllä varustetun tasavirtamoottorin ohjaamiseksi hätäjarrutuksessa, jossa laitteessa on hissimoottorin rinnalle hätäjarrutuksen tapahtuessa kytkeytyvä jarrutusvastus, on pääasiassa tunnusomaista se, että laitteessa on pääasiassa kahdesta tyristorista muodostuva puoli-johdekytkin, jotka tyristorit on sytytettävissä ilman energi-avarastoa moottorin navoista saatavalla jännitteellä, ja jonka kytkimen avulla jarrutusvastus on kytkettävissä rinnan moottorin kanssa hätäjarrutuksen tapahtuessa samanaikaisesti, kun moottorin käyttöä syöttävä kolmivaiheinen pääjännite on kontaktorilla kytkettävissä pois siten, että tyristorisilto-jen oikosulkutiet katkeavat.The device applying the method according to the invention, for controlling a direct current motor with a four-quadrant thyristor elevator in emergency braking, in which the device has a braking resistor connected in parallel with the elevator motor during emergency braking, is mainly characterized by with which switch the braking resistor can be connected in parallel with the motor in the event of emergency braking at the same time as the three-phase main voltage supplying the motor can be switched off by the contactor so that the short-circuits of the thyristor bridges are interrupted.

Keksinnön mukaisen laitteen eräälle edulliselle sovellutus-muodolle on tunnusomaista se, että laitteessa on rele tai vastaava hätäjarrutuksen tunnistamiseksi, jonka releen tai vastaavan avulla tyristorit on sytytettävissä ilman energia-varastoa moottorin navoista saatavalla jännitteellä.A preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the device has a relay or the like for detecting an emergency brake, by means of which the thyristors can be ignited without energy storage with the voltage from the motor terminals.

Keksinnön mukaisen laitteen eräälle edulliselle sovellutus-muodolle on myös tunnusomaista se, että hätäjarrutusta tunnistava rele tai vastaava vaikuttaa suoraan, kuten mekaanisesti tai sähkömekaanisesti, pääjännitteen poiskytkevään kol-mivaihekontaktoriin.A preferred embodiment of the device according to the invention is also characterized in that a relay or the like detecting emergency braking acts directly, such as mechanically or electromechanically, on a three-phase contactor which switches off the main voltage.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossaThe invention will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which

Kuv. 1 esittää tavanomaista ratkaisua jarrutusvastuksen kytkemiseksi ,Fig. 1 shows a conventional solution for connecting a braking resistor,

Kuv. 2 esittää keksinnön mukaista tapaa jarrutusvastuksen kytkemiseksi,Fig. 2 shows a method according to the invention for connecting a braking resistor,

Kuvion 1 mukaisessa tavanomaisessa ratkaisussa on käytetty 4 76226 nelikvadranttiseksi staattiseksi muuttajaksi kytkettyä tyristorisiltaa Tl - T12 kolmivaiheisen pääjännitteen (RST) muuttamiseksi tasavirraksi tasavirtamoottoria M varten.In the conventional solution according to Figure 1, 4 76226 thyristor bridges T1 to T12 connected as a four-quadrant static converter are used to convert the three-phase main voltage (RST) into direct current for a DC motor M.

Hätäjarrutuksessa kontaktori Kl kytkee virransyötön pois moottorista M samanaikaisesti kuin kontaktori K2 kytkee jarrutusvastuksen R moottorin M rinnalle, jolloin nyt generaattorina toimiva moottori syöttää sähköä kuormaansa, eli vastukseen R. Valitsemalla vastuksen R arvoa sopivaksi saadaan moottoria jarruttamaan halutulla tavalla. Moottorin magnetointipiiriä on kuvattu viitteellä Ml.In emergency braking, contactor K1 switches off the power supply to the motor M at the same time as contactor K2 switches the braking resistor R next to the motor M, whereby the motor now acting as generator supplies electricity to its load, i.e. to resistor R. The excitation circuit of the motor is described by reference M1.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen hissin hätäjarru-tuksessa tarvittava tasavirtamoottorin ohjauskytkentä.Figure 2 shows the control circuit of a direct current motor required for emergency braking of an elevator according to the invention.

Kuten edellä, on pääjännitteen (RST) muuttamisessa tasavirraksi käytetty yleisesti tunnettua nelikvadranttista staattista muuttajaa, joka koostuu tyristoreista Tl - T12. Kontaktori Kl on korvattu standardityyppisellä kolmivaihekon-^ taktorilla K4, joka on sijoitettu kytkentään ennen tasa-suuntausta suorittavaa tyristorisiltaa, eli pääjännitteen syöttöön RST. Kontaktori on sijoitettu vielä erityisesti siten, että tyristorisiltojen oikosulkutiet katkeavat. Tällainen oikosulkutie on esim. R- vaiheesta Tl:n ja T8:n kautta S- vaiheeseen. Tämä on oikosulkutie verkon syöttämällä energialle . Vielä erikseen on olemassa oikosulkutie moottorin syöttämälle energialle.As above, a well - known four - quadrant static converter consisting of thyristors T1 to T12 has been used to convert the main voltage (RST) to direct current. The contactor K1 has been replaced by a standard type three-phase contactor K4, which is placed in the circuit before the rectifying thyristor bridge, i.e. at the main voltage supply RST. The contactor is also positioned in such a way that the short-circuit paths of the thyristor bridges are interrupted. Such a short-circuit path is, for example, from the R-phase via T1 and T8 to the S-phase. This is a short circuit to the energy supplied by the network. Still separately, there is a short circuit for the energy supplied by the motor.

Kontaktorin K2 kosketin on tässä kuviossa korvattu puoli-johdekytkimellä, joka koostuu tyristoreista T13 ja T14, ja näiden tyristorien hilaohjauspiiriksi kytketyistä diodeista Dl ja D2, apuvastuksesta R2 sekä hätäjarrutuksen tunnistus-kontaktorista K3.In this figure, the contact of the contactor K2 is replaced by a semiconductor switch consisting of thyristors T13 and T14, and diodes D1 and D2 connected as a gate control circuit of these thyristors, an auxiliary resistor R2 and an emergency braking detection contactor K3.

Tyristoreja on piirissä kaksi vastakkain kytkettyinä, jotta moottorin napaisuudella ei olisi vaikutusta järjestelmän toimivuudelle. Välttämättömiä komponentteja olisivat siis 5 76226 ainoastaan toinen tyristoreista T13 tai T14, toinen diodeista Dl tai D2, sekä apuvastus R2 ja relekosketin K3. Nyt esitetyn kytkennän etu on kuitenkin tärkeä, koska moottori voidaan kytkeä molemmin päin hätäjarrutusohjauksen toimivuutta vaarantamatta.There are two thyristors in the circuit connected to each other so that the polarity of the motor does not affect the operation of the system. Thus, only one of the thyristors T13 or T14, the other of the diodes D1 or D2, and the auxiliary resistor R2 and the relay contact K3 would be the necessary components. However, the advantage of the connection shown now is important because the motor can be connected in both directions without compromising the functionality of the emergency brake control.

Kuvion 2 mukainen moottorin ohjausjärjestelmä toimii hätä-jarrutuksessa seuraavasti:The engine control system according to Figure 2 operates in emergency braking as follows:

Kontaktorin K3 mennessä kiinni hätäjarrutuksen tapahtuessa pääsee kuvion mukaisin napaisuuksin moottorivirrasta osa I kulkemaan diodin Dl kautta apuvastuksen R2 yli tyristorin T14 hilalle, joka tällöin syttyy ja aukaisee tien moottori-virran kulkemiseen jarrutusvastuksen Rl läpi. Jarrutusvas-tus Rl on tämän kytkemistapahtuman myötä kytketty moottorin M kanssa rinnan. Samanaikaisesti kolmivaihekontaktori K4 aukeaa, jolloin moottorin mahdolliset oikosulkutiet esimerkiksi reittiä M-T7-T4-M pitkin katkeavat. Moottorin generoima virta pääsee tällöin purkautumaan ainoastaan jarrutusvastuksen Rl kautta, kunnes tilaanteen selvittyä kontak-tori K3 ja relekosketin K4 suljetaan uudelleen.By the time the contactor K3 is closed during emergency braking, the polarities according to the figure allow the motor current part I to pass through the diode D1 through the auxiliary resistor R2 over the gate of the thyristor T14, which then lights up and opens the motor current through the braking resistor R1. As a result of this switching event, the braking resistor R1 is connected in parallel with the motor M. At the same time, the three-phase contactor K4 opens, so that any short-circuits in the motor, for example along the route M-T7-T4-M, are interrupted. The current generated by the motor can then be discharged only through the braking resistor R1 until the contactor K3 and the relay contact K4 are closed again after the condition has cleared.

Kuten edellä yleisessä osassa todettiin, toimii sellainen keksinnön mukainen hätäjarrutussovellutus, jossa tyristorien T13 ja T14 sytytyspulssit otetaan tasavirtamoottorin M navoista myös silloin, kun pääjännite on katkennut. Edellytyksenä hätäjarrutukselle yleensä on kuitenkin moottorin magnetoinnin läsnäolo, jolloin moottorin magnetointikytken-tä Ml tässä tapauksessa tulee olla sellainen, että magnetoinnin poistumisen aikavakio on riittävän suuri esim. sähkösyötön katketessa. Tällainen magnetointikytkennän periaate on täysin tunnettu eikä se kuulu keksinnön aihepiiriin.As stated in the general section above, an emergency braking application according to the invention operates in which the ignition pulses of the thyristors T13 and T14 are taken from the terminals of the DC motor M even when the main voltage is interrupted. However, a prerequisite for emergency braking in general is the presence of motor excitation, in which case the motor excitation circuit M1 in this case must be such that the time constant of the excitation removal is sufficiently large, e.g. in the event of a power failure. Such a principle of excitation coupling is well known and does not fall within the scope of the invention.

6 762266 76226

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellu-tusmuodot eivät rajoitu ainoastaan yllä esitettyyn esimerkkiin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.It will be clear to a person skilled in the art that the various embodiments of the invention are not limited only to the example given above, but may vary within the scope of the claims set out below.

Claims

1. A method for controlling an elevator DC motor equipped with a quadrant quadrant thyristor unit in emergency braking, in which method the current generated by the elevator motor (M) is led to a braking resistor (R1) during the emergency braking, characterized in that emergency braking takes place. , the braking resistor (R1) is connected in parallel with the motor (M) with a substantially two thyristors (T13, T14) consisting of semiconductor couplers, which thyristors (113,114) are simultaneously lit without energy supply with a voltage obtained from the poles of the motor (M), when the three-phase main voltage (RST) supplying the motor drive (M) (T1-T12) is disconnected so that the short-circuit paths of the thyristor bridges are interrupted.

2. A method according to claim 1, characterized in that the thyristors (T13, T14) are ignited without energy supply with a voltage obtained from the poles of the motor (M) by means of a means which sense the emergency braking, such as a relay (K3).

3. A method according to claim 2, characterized in that the means for sensing the emergency braking acts directly, as with a mechanical or electromechanical transmission, on a three-phase contactor (K4) which switches off the main voltage (RST).

Apparatus for applying the claim 1 for controlling an elevator DC motor (M) provided with a quadrant quadrant thyristor controller (T1-T12) in emergency braking, in which device there is a braking resistor (R1) which is connected in parallel over the elevator motor (M). where an emergency braking occurs, characterized in that the device comprises a substantially half-dark coupler consisting of two thyristors (T13, T14), which thyristors (T13, T14) can be ignited without energy supply with a voltage obtained from the motor (M) poles, and with which the brake resistor (R1) can be connected