JP4298649B2 - Elevator control device - Google Patents
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Description
この発明は、巻上機を駆動する電動機の速度パターンの最高速度である一定速度を変更することによって省エネルギーを図るようにしたエレベータの制御装置に係るものである。 The present invention relates to an elevator control apparatus that saves energy by changing a constant speed, which is the maximum speed of the speed pattern of an electric motor that drives a hoisting machine.
従来のエレベータの制御装置で、巻上機を駆動する電動機の速度パターンを変更するものとして、例えば、電動機にかかる負荷と、かごの移動距離に応じて最高速度および加速度を変更して運転時間を短縮することにより、エレベータの運行効率を上げるようにしたものがある。即ち、上記エレベータの制御装置は、かご負荷検出装置と、次回停止階設定手段と、かご速度パターン生成手段とを具備する。かご負荷検出装置によって得られるかご負荷と、次回停止階設定手段によって設定される次回停止階までの移動距離に基いて、電動機に許容される駆動範囲内で、かつ、最短時間で次回停止階にかごが到達するように、かご速度パターンを生成して、かごを運転する。これによってかごの運転効率を上げるようにしたものである(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional elevator control device that changes the speed pattern of the motor that drives the hoisting machine, for example, the maximum speed and acceleration are changed according to the load applied to the motor and the moving distance of the car, thereby reducing the operation time. There is one that has improved the operation efficiency of the elevator by shortening. That is, the elevator control device includes a car load detection device, a next stop floor setting unit, and a car speed pattern generation unit. Based on the car load obtained by the car load detection device and the travel distance to the next stop floor set by the next stop floor setting means, within the drive range allowed for the motor and at the next stop floor in the shortest time. Generate a car speed pattern and drive the car so that the car reaches it. Thus, the operation efficiency of the car is increased (see, for example, Patent Document 1).
また、従来のエレベータの運転装置で、速度を変更するものとして、省エネルギー運転、強風時の管制運転、風音・騒音防止対策運転時等で、最高速度低下指令が出されると、直ちに最寄階へかごを停止させる。停止させた最寄階の状況によって戸開するか戸閉を保持するか判断した後、停止予定階まで最高速度を低下させて平常運転を継続させる。これによって、強風時等の緊急時に発せられる最高速度低下指令に対し、早期かつ安全に対応することができるようにしたものもある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, if the maximum speed reduction command is issued during energy saving operation, control operation during strong winds, wind noise / noise prevention operation, etc., as a speed change with a conventional elevator operation device, the nearest floor Stop the basket. After determining whether the door is to be opened or closed depending on the situation of the nearest floor that has been stopped, the maximum speed is reduced to the planned stoppage floor and normal operation is continued. As a result, there is one that can quickly and safely respond to a maximum speed reduction command issued in an emergency such as a strong wind (for example, see Patent Document 2).
従来のエレベータの制御装置は、上記のとおり構成されており、特許文献1に記載のエレベータの制御装置の場合は、電動機特性の能力範囲内で速度を制御して、最短時間で次回停止階にかごを到達させるようにしたものである。このため、運転効率は向上するものの、昇降距離によっては省エネルギーを図ることができないばかりか消費電力が増大する、という問題があった。
The conventional elevator control device is configured as described above. In the case of the elevator control device described in
また、特許文献2に記載のエレベータの運転装置の場合は、最高速度低下指令が出されると、最寄階へかごを停止させた後、積載荷重や昇降距離に係りなく一律に最高速度を低下させて運転するので、昇降時間が長くなり、運転効率の低下が著しい。また、昇降時間の長期化により励磁損等のように時間に比例して増大する損失を考慮すると、低速化によって消費電力が却って増大し、省エネルギーを図ることができない、という問題もあった。
In addition, in the case of the elevator operating device described in
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、主索の一方にかごが、他方に釣合錘が吊持され、予め設定された速度パターンに沿ってかごを昇降させるエレベータにおいて、運転効率の向上と省エネルギーを図ったエレベータの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In an elevator in which a car is suspended on one side of a main rope and a counterweight is suspended on the other side, and the car is moved up and down along a preset speed pattern. An object of the present invention is to provide an elevator control device that improves operating efficiency and saves energy.
この発明に係るエレベータの制御装置は、一方にかごが吊持され、他方に釣合錘が吊持された主索が巻き掛けられた巻上機を、予め設定された正規速度パターンに沿って速度制御される電動機で上記かごを昇降させるエレベータの制御装置に係るものであって、かごに積載された荷重が釣合錘と平衡するバランス荷重を含む所定の平衡荷重域内の荷重(即ち、電動機軸換算の負荷トルクがマイナスとなる場合を含め、電動機に対して軽負荷となる荷重)の場合であって、かつ、次に停止する階までの昇降距離が所定の短距離域内の場合は、上記正規速度パターンよりも低い速度に設定された低速度パターンを生成させ、この低速度パターンに沿って電動機を制御するようにしたものである。 The elevator control device according to the present invention includes a hoisting machine in which a main rope having a car suspended on one side and a counterweight suspended on the other is wound along a preset normal speed pattern. The present invention relates to an elevator control device that moves a car up and down with a speed-controlled motor, and a load within a predetermined equilibrium load region including a balance load in which a load loaded on the car balances the counterweight (that is, the motor In the case of a load that is light to the motor, including the case where the load torque converted to the shaft is negative), and when the lifting distance to the next floor to be stopped is within a predetermined short distance range, A low speed pattern set to a speed lower than the normal speed pattern is generated, and the electric motor is controlled along the low speed pattern.
また、この発明に係る他のエレベータの制御装置は、かごに積載された荷重が釣合錘と平衡するバランス荷重を含む所定の平衡荷重域内の荷重、即ち、電動機に対して軽負荷となる上記荷重の場合であっても、昇降行程が長く、次回停止階までの昇降距離が長くなる運転の場合は、電動機及び他の駆動装置の能力範囲内で、正規速度パターンよりも高い速度に設定された高速度パターンに沿って電動機を制御するようにしたものである。 In another elevator control device according to the present invention, the load loaded on the car is a load within a predetermined balance load region including a balance load that balances the counterweight, that is, a light load on the motor. Even in the case of a load, in the case of an operation in which the ascending / descending stroke is long and the ascending / descending distance to the next stop floor is long, the speed is set higher than the normal speed pattern within the capacity range of the electric motor and other driving devices. The motor is controlled along a high speed pattern.
更に、この発明に係る他のエレベータの制御装置は、かごに積載された荷重が釣合錘と平衡するバランス荷重を含む所定の平衡荷重域を外れて定格荷重又は無荷重側へ偏倚した所定の不平衡荷重域内の荷重の場合は、電動機及び他の駆動装置の能力範囲内で、正規速度よりも高い速度に設定された高速度パターンを生成させ、この高速度パターンに沿って上記電動機を制御するようにしたものである。 Furthermore, another elevator control device according to the present invention provides a predetermined load that deviates to a rated load or a no-load side outside a predetermined balance load range including a balance load in which a load loaded on a car balances with a counterweight. In the case of a load in the unbalanced load range, a high speed pattern set to a speed higher than the normal speed is generated within the capacity range of the motor and other driving devices, and the motor is controlled along this high speed pattern. It is what you do.
この発明は上記のとおり構成されているので、以下の効果を奏する。
つまり、主索の一方にかごが吊持され、他方に釣合錘が吊持されたエレベータの上記かごに積載された荷重が、釣合錘と平衡するバランス荷重を含む所定の平衡荷重域内の荷重の場合は、かごの加速過程、一定速過程及び減速過程という一連の昇降動作において、加速過程では電動機は機械的動力を出力してかごを駆動して原動機として作用し、減速過程では電動機はかご側から機械的動力を受けて駆動されて発電機として作用をする。ここで、電動機が原動機として電源側から受ける電力は、発電機として電源側へ返す電力よりも大きく、その差は消費電力となる。この消費電力は、昇降速度が低速度であって加減速過程が短時間の場合は少なく、昇降速度が高速度であって加減速過程が長時間の場合は多くなる。
そこで、この発明に係るエレベータの制御装置では、バランス荷重を含む所定の平衡荷重域内の荷重の場合であって、次に停止する階までの昇降距離が所定の短距離域内の場合は、予め設定された正規速度パターンよりも低い速度で生成された低速度パターンによって電動機を制御するようにしたものである。このため、加減速過程が縮減されて省エネルギーを図ることができる、という効果を奏する。
Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
That is, the load loaded on the elevator car in which the car is suspended on one side of the main rope and the counterweight is suspended on the other side is within a predetermined equilibrium load region including the balance load that balances the counterweight. In the case of a load, in a series of ascending / descending operations of the car acceleration process, constant speed process and deceleration process, the motor outputs mechanical power to drive the car and act as a prime mover in the acceleration process, and the motor operates in the deceleration process. It is driven by mechanical power from the car side and acts as a generator. Here, the electric power that the electric motor receives from the power source side as a prime mover is larger than the electric power that is returned to the power source side as a generator, and the difference is power consumption. This power consumption is small when the ascending / descending speed is low and the acceleration / deceleration process is short, and increases when the ascending / descending speed is high and the acceleration / deceleration process is long.
Therefore, in the elevator control device according to the present invention, in the case of a load within a predetermined equilibrium load range including a balance load, and when the up-and-down distance to the next floor to be stopped is within a predetermined short-range range, it is set in advance. The electric motor is controlled by a low speed pattern generated at a lower speed than the regular speed pattern. For this reason, there is an effect that the acceleration / deceleration process is reduced to save energy.
また、低速度パターンによって電動機を制御すると昇降時間が長くなる。このため、次回停止階までの昇降距離が長いエレベータの制御装置の場合は、単に低速度パターンによって電動機を制御したのでは、昇降時間の長期化により励磁損等のように時間に比例して増大する損失によって消費電力量が却って増大する。
そこで、所定の平衡荷重域内の荷重であって次に停止する階までの昇降距離が所定の短距離域内の場合は、低速度パターンによって電動機を制御すると共に、次回停止階までの昇降距離が長くなる運転の場合は、正規速度パターンよりも高い速度で生成された高速度パターンによって電動機を制御するようにしたものである。これによって、昇降行程が高く、次回停止階までの昇降距離が長くなる運転では、運転効率の向上が図られ、かつ、省エネルギーを図ることができる。少なくとも、エネルギー消費の増加を抑制することができる。
Further, when the electric motor is controlled by the low speed pattern, the ascending / descending time becomes long. For this reason, in the case of an elevator control device that has a long lifting distance to the next stop floor, if the motor is simply controlled by a low speed pattern, it will increase in proportion to the time, such as excitation loss, due to the longer lifting time. The amount of power consumed increases on the contrary.
Therefore, when the load within the predetermined equilibrium load range and the lifting distance to the next floor to be stopped is within the predetermined short distance range, the motor is controlled by the low speed pattern and the lifting distance to the next stop floor is long. In the case of driving, the electric motor is controlled by a high speed pattern generated at a speed higher than the normal speed pattern. As a result, in an operation in which the ascending / descending stroke is high and the ascending / descending distance to the next stop floor is long, the operation efficiency can be improved and energy saving can be achieved. At least, an increase in energy consumption can be suppressed.
更に、エレベータは積載荷重の変動が著しく、定格荷重が積載されたかごを上昇させる場合、又は無荷重のかごを下降させる場合を除き、電動機は能力に余裕を残している。
そこで、平衡荷重域内の荷重であって昇降距離が所定の短距離域内の場合は、低速度パターンによって電動機を制御すると共に、平衡荷重域を外れた不平衡荷重域では、昇降距離が所定の加減速度が得られる距離以上の場合は、電動機を含む駆動装置の能力内で正規速度パターンよりも高い速度の高速度パターンによって電動機を制御するようにしたものである。このため、平衡荷重域内では省エネルギーを図ることができると共に、不平衡荷重域では運転効率の向上が図られる、という効果を奏する。
Further, the load of the elevator is remarkably fluctuated, and the electric motor has a margin in capacity except when the car loaded with the rated load is raised or when the unloaded car is lowered.
Therefore, when the load is within the balanced load range and the lift distance is within a predetermined short distance range, the motor is controlled by the low speed pattern, and the lift distance is adjusted within the unbalance load range outside the balanced load range. When the speed is equal to or greater than the distance at which the speed is obtained, the electric motor is controlled by a high speed pattern having a speed higher than the normal speed pattern within the capability of the driving device including the electric motor. For this reason, energy saving can be achieved in the balanced load region, and the operation efficiency can be improved in the unbalanced load region.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一符号を付し、説明の重複を省いた。
実施の形態1.
図1から図17は、この発明の実施の形態1を示す。図1は、エレベータの制御装置の全体構成を示すブロック図である。図において、昇降路1内に収められたかご2には、かご操作盤3が取り付けられており、かご2の行先階を指定するかご呼びが登録される。かご2に乗った乗客4は、積載荷重Cとして秤装置5によって計量される。乗場6には乗場釦7が取り付けられていて、かご2を呼び寄せる乗場呼びが登録される。以下、階を称呼する場合も符号6を付す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, and duplication of description was omitted.
1 to 17
主索11は昇降路1の頂部に設置された巻上機13に巻き掛けられて垂下され、一方でかご2を吊持し、他方で釣合錘12を吊持している。巻上機13は電動機14によって駆動される。電動機軸15にはエンコーダ16が取り付けられていて、角速度、即ち、かご2の速度を検出するようになっている。かご位置演算装置22は、エンコーダ16からの速度信号を積算して、かご2の現在位置を演算する。
かご呼び又は乗場呼びが登録されると、次回停止階決定装置21は、次に応答すべき呼びが登録された次回停止階を決定する。昇降距離演算装置23は、かご2の現在位置と次回停止階までの昇降距離を演算する。負荷トルク演算装置24は、秤装置5の計測値と運転方向から負荷トルクTLを演算する。
The
When the car call or the hall call is registered, the next stop
速度パターン生成装置25は、通常は、予め設定された正規速度パターンを出力するもので、かご2の積載荷重Cが釣合錘12と平衡するバランス荷重(Co/2)を含む所定の平衡荷重域内の荷重であって、かつ、次に停止する階までの昇降距離が所定の短距離域内の場合は、一定速度が上記正規速度パターンよりも低い速度の低速度パターンを生成させる。また、上記範囲を外れる範囲では、増速して高速度パターンを生成させる。
インバータ制御装置26は、負荷トルクTLと速度パターン又は低速度パターンと速度帰還信号に基いてインバータ装置27を制御する。インバータ装置27は電源28から電力の供給を受けて電動機14を付勢して巻上機13を駆動する。
The speed
The
以下、図2から図14によって、電動機14とかご2の間のエネルギーの授受について述べる。
図2は、エレベータの動作原理を示す説明用図である。主索11が巻き掛けられる巻上機13の綱車径をD(m)、かご自重をW(kg)、かご2の積載荷重をC(kg)とする。かご2の定格荷重をCo(kg)、かご2の自重Wと積載荷重Cを合わせたかご総重量をM(kg)、釣合錘12の重量をm(kg)とする。ここで、釣合錘重量mは、m=W+(Co/2)に設定されている。従って、積載荷重C={(定格荷重Co)/2}のとき、かご2は釣合錘12と平衡する。電動機軸15は減速機15aを介して巻上機13に連結されており、その減速比をRとする。従って、電動機軸15がR回転すると巻上機13の綱車が1回転する。電動機軸15の角速度をω(rad/s)、電動機軸15における慣性モーメントをJ(kg・m2)とする。電動機軸15における電動機14の発生するトルクをT(kg・m)、電動機軸15に換算した負荷トルクをTL(kg・m)、加減速トルクをTa(kg・m)とする。図2に示したとおり、
負荷トルクTL=(1/R)・(D/2)・{C−(Co/2)}
加減速トルクTa=J・(dω/dt)
電動機トルクT=TL+Ta
となる。
Hereinafter, the transfer of energy between the
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation principle of the elevator. The sheave diameter of the hoisting
Load torque TL = (1 / R). (D / 2). {C- (Co / 2)}
Acceleration / deceleration torque Ta = J · (dω / dt)
Electric motor torque T = TL + Ta
It becomes.
図3は、積載荷重Cと負荷トルクTLの関係を示す説明用図である。かご2の積載荷重C={(定格荷重Co)/2}のときは、かご総重量M=釣合錘重量mとなり、負荷トルクTL=0となる。積載荷重C<{(定格荷重Co)/2}のときは、かご総重量M<釣合錘重量mとなる。このため、上昇運転では、負荷トルクTLは「−」となり、下降運転では「+」となる。
逆に、積載荷重C>{(定格荷重Co)/2}のときは、かご総重量M>釣合錘重量mとなる。このため、負荷トルクTLは、上昇運転では「+」となり、下降運転では「−」となる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the load C and the load torque TL. When the load C of the
Conversely, when the load C> {(rated load Co) / 2}, the total car weight M> the counterweight weight m. For this reason, the load torque TL becomes “+” in the ascending operation and becomes “−” in the descending operation.
図4は、かご2の昇降に伴う電動機軸15における出力Pを示す説明用図で、同図(a)は、かご2の昇降速度を角速度ωで示す。即ち、かご2は時刻t1で起動し、一定の角加速度αで加速する。時刻t2で定格角速度ωoに達し、時刻t3で減速を開始して時刻t4で停止する。減速度の絶対値は、加速度の値αに等しいものとする。
図4(b)は、同(a)に示した加速域、一定速域及び減速域における電動機軸15の出力P1〜P3を示す。即ち、
(1)加速域(t1〜t2)
電動機軸15は、一定の角加速度dω/dt=αで加速し、角速度ω=α・(t−t1)となる。電動機軸トルクT=(TL+Ta)であるから、電動機軸15における出力P1は、P1=g・ω・T=g・ω・(TL+Ta)となる。
(2)一定速域(t2〜t3)
電動機軸15の角速度ω=ωoで一定であるから、角加速度dω/dt=0、Ta=0となる。従って、電動機軸トルクT=TLとなり、電動機軸15における出力P2は、出力P2=g・ωo・TLとなる。
(3)減速域(t3〜t4)
電動機軸15は、一定の角減速度dω/dt=−αで減速し、角速度ω=ωo−α・(t−t3)となる。電動機軸トルクT=(TL−Ta)であるから、電動機軸15における出力P3は、P3=g・ω・T=g・ω・(TL−Ta)となる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the output P in the
FIG. 4B shows outputs P1 to P3 of the
(1) Acceleration range (t1-t2)
The
(2) Constant speed range (t2-t3)
Since the angular velocity ω = ωo of the
(3) Deceleration range (t3 to t4)
The
図5は、電源28側からインバータ装置27へ供給される入力Peと、この入力Peがインバータ装置27を介して電動機14から出力される機械的な出力Pとの関係を示す説明用図である。即ち、電動機14が力行する場合のインバータ装置27を含む順方向の総合した効率をγとし、逆に電動機14が電力を回生してインバータ装置27を介して電源28側へ電力を返還する場合の総合した逆効率をβとする。
力行運転では、インバータ装置27への入力Peは、Pe=(P/γ)となる。逆に、回生運転では、インバータ装置27から電源28側へ、Pe=(P・β)が返還される。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the input Pe supplied from the
In the power running operation, the input Pe to the
図6から図9は、各種の積載荷重Cに対して、電源28からインバータ装置27へ入力される電力量を示す説明用図である。
図6は、(負荷トルクTL)≧(加減速トルクTa)の場合の入力Pe、出力P及び電力量EIを示す説明用図である。
I.(負荷トルクTL)≧(加減速トルクTa)の場合は、加速、一定速、減速の各過程において全て力行運転が行われる。
従って、角速度ω、入力Pe及び出力Pは、図6(a)に示す如く変化し、図6(b)に示す関係式が成立する。即ち、
(1)加速域(t1〜t2)では、入力電力量EI1(W・時)は、
EI1=∫(P1/γ)dt=g・{(TL+Ta)/γ}・θ1……(I−1)
但し、θ1:加速域(t1〜t2)における電動機軸15の回転角(rad)とする。
(2)一定速域(t2〜t3)では、入力電力量EI2(W・時)は、
EI2=∫(P2/γ)dt=g・(TL/γ)・θ2……(I−2)
但し、θ2:加速域(t2〜t3)における電動機軸15の回転角(rad)とする。
(3)減速域(t3〜t4)では、入力電力量EI3(W・時)は、
EI3=∫(P3/γ)dt=g・{(TL−Ta)/γ}・θ3……(I−3)
(4)全域(t1〜t4)では、入力電力量EI(W・時)は、加速時間(t2−t1)=減速時間(t4−t3)、加速時の回転角θ1=減速時の回転角θ3として、
EI=EI1+EI2+EI3=(g/γ)・(2・θ1+θ2)・TL……(I−4)
6 to 9 are explanatory diagrams showing the amount of power input from the
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the input Pe, the output P, and the electric energy EI when (load torque TL) ≧ (acceleration / deceleration torque Ta).
I. In the case of (load torque TL) ≧ (acceleration / deceleration torque Ta), power running operation is performed in each process of acceleration, constant speed, and deceleration.
Accordingly, the angular velocity ω, the input Pe, and the output P change as shown in FIG. 6A, and the relational expression shown in FIG. That is,
(1) In the acceleration range (t1 to t2), the input electric energy EI1 (W · hour) is
EI1 = ∫ (P1 / γ) dt = g · {(TL + Ta) / γ} · θ1 (I-1)
However, it is set as the rotation angle (rad) of the
(2) In the constant speed range (t2 to t3), the input electric energy EI2 (W · hour) is
EI2 = ∫ (P2 / γ) dt = g · (TL / γ) · θ2 (I-2)
However, θ2 is the rotation angle (rad) of the
(3) In the deceleration range (t3 to t4), the input electric energy EI3 (W · hour) is
EI3 = ∫ (P3 / γ) dt = g · {(TL−Ta) / γ} · θ3 (I-3)
(4) In the entire region (t1 to t4), the input electric energy EI (W · hour) is: acceleration time (t2−t1) = deceleration time (t4−t3), rotation angle θ1 during acceleration θ = rotation angle during deceleration As θ3
EI = EI1 + EI2 + EI3 = (g / γ) · (2 · θ1 + θ2) · TL (I-4)
図7は、(負荷トルクTL)<−(加減速トルクTa)の場合の入力Pe、出力P及び電力量EIIを示す説明用図である。
II.(負荷トルクTL)<−(加減速トルクTa)の場合は、加速、一定速、減速の各過程の全てにおいて回生運転が行われる。ここで、回生運転とは、電動機14が巻上機側から機械的動力を受けて駆動されて発電機として作用する運転をいい、電力が電源28側へ返還される運転を含め、電源28側へ返還されることなく消費される運転も含む。
従って、角速度ω、入力Pe及び出力Pは、図7(a)に示す如く変化し、図7(b)に示す関係式が成立する。即ち、
(1)加速域(t1〜t2)では、入力電力量EII1(W・時)は、
EII1=∫(P1・β)dt=g・(TL+Ta)・β・θ1……(II−1)
但し、θ1:加速域(t1〜t2)における電動機軸15の回転角(rad)とする。
(2)一定速域(t2〜t3)では、入力電力量EII2(W・時)は、
EII2=∫(P2・β)dt=g・TL・β・θ2……(II−2)
但し、θ2:加速域(t2〜t3)における電動機軸15の回転角(rad)とする。
(3)一定速域(t3〜t4)では、入力電力量EII3(W・時)は、
EII3=∫(P3・β)dt=g・(TL−Ta)・β・θ3……(II−3)
(4)全域(t1〜t4)では、入力電力量EII(W・時)は、回転角θ1=回転角θ3として、
EII=EII1+EII2+EII3=g・β・(2・θ1+θ2)・TL……(II−4)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the input Pe, output P, and electric energy EII when (load torque TL) <− (acceleration / deceleration torque Ta).
II. In the case of (load torque TL) <− (acceleration / deceleration torque Ta), the regenerative operation is performed in all of the acceleration, constant speed, and deceleration processes. Here, the regenerative operation refers to an operation in which the
Accordingly, the angular velocity ω, the input Pe, and the output P change as shown in FIG. 7A, and the relational expression shown in FIG. 7B is established. That is,
(1) In the acceleration range (t1 to t2), the input electric energy EII1 (W · hour) is
EII1 = ∫ (P1 · β) dt = g · (TL + Ta) · β · θ1 (II-1)
However, it is set as the rotation angle (rad) of the
(2) In the constant speed range (t2 to t3), the input electric energy EII2 (W · hour) is
EII2 = ∫ (P2 · β) dt = g · TL · β · θ2 (II-2)
However, θ2 is the rotation angle (rad) of the
(3) In the constant speed range (t3 to t4), the input electric energy EII3 (W · hour) is
EII3 = ∫ (P3 · β) dt = g · (TL-Ta) · β · θ3 (II-3)
(4) In the entire region (t1 to t4), the input electric energy EII (W · hour) is set as the rotation angle θ1 = the rotation angle θ3.
EII = EII1 + EII2 + EII3 = g · β · (2 · θ1 + θ2) · TL (II-4)
図8は、(加減速トルクTa)>(負荷トルクTL)≧0の場合の入力Pe、出力P及び電力量EIIIを示す説明用図である。
III.(加減速トルクTa)>(負荷トルクTL)≧0の場合は、加速、一定速では力行運転が行われ、減速では回生運転が行われる。従って、角速度ω、入力Pe及び出力Pは、図8(a)に示す如く変化し、図8(b)に示す関係式が成立する。即ち、
(1)加速域(t1〜t2)では、入力電力量EIII1(W・時)は、
EIII1=EI1=g・{(TL+Ta)/γ}・θ1……(III−1)
(2)一定速域(t2〜t3)では、入力電力量EIII2(W・時)は、
EIII2=EI2=g・(TL/γ)・θ2 ……(III−2)
(3)一定速域(t3〜t4)では、入力電力量EIII3(W・時)は、
EIII3=EII3=g・(TL−Ta)・β・θ3 ……(III−3)
(4)全域(t1〜t4)では、入力電力量EIII(W・時)は、回転角θ1=回転角θ3として、
EIII=EIII1+EIII2+EIII3
=g・TL・{(θ1+θ2)/γ+β・θ1}+g・Ta・θ1・(1/γ−β) ……(III−4)
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the input Pe, the output P, and the electric energy EIII when (acceleration / deceleration torque Ta)> (load torque TL) ≧ 0.
III. When (acceleration / deceleration torque Ta)> (load torque TL) ≧ 0, power running operation is performed at acceleration and constant speed, and regenerative operation is performed at deceleration. Accordingly, the angular velocity ω, the input Pe, and the output P change as shown in FIG. 8A, and the relational expression shown in FIG. That is,
(1) In the acceleration range (t1 to t2), the input electric energy EIII1 (W · hour) is
EIII1 = EI1 = g · {(TL + Ta) / γ} · θ1 (III-1)
(2) In the constant speed range (t2 to t3), the input electric energy EIII2 (W · hour) is
EIII2 = EI2 = g · (TL / γ) · θ2 (III-2)
(3) In the constant speed range (t3 to t4), the input electric energy EIII3 (W · hour) is
EIII3 = EII3 = g · (TL-Ta) · β · θ3 (III-3)
(4) In the entire region (t1 to t4), the input electric energy EIII (W · hour) is set as the rotation angle θ1 = the rotation angle θ3.
EIII = EIII1 + EIII2 + EIII3
= G · TL · {(θ1 + θ2) / γ + β · θ1} + g · Ta · θ1 · (1 / γ-β) (III-4)
図9は、(加減速トルク−Ta)≦(負荷トルクTL)<0の場合の入力Pe、出力P及び電力量EIVを示す説明用図である。
IV.(加減速トルク−Ta)≦(負荷トルクTL)<0の場合は、加速では力行運転が行われ、一定速及び減速では回生運転が行われる。従って、角速度ω、入力Pe及び出力Pは、図9(a)に示す如く変化し、図9(b)に示す関係式が成立する。即ち、
(1)加速域(t1〜t2)では、入力電力量EIV1(W・時)は、
EIV1=EI1=g・{(TL+Ta)/γ}・θ1……(IV−1)
(2)一定速域(t2〜t3)では、入力電力量EIV2(W・時)は、
EIV2=EII2=g・TL・β・θ2 ……(IV−2)
(3)一定速域(t3〜t4)では、入力電力量EIV3(W・時)は、
EIV3=EII3=g・(TL−Ta)・β・θ3 ……(IV−3)
(4)全域(t1〜t4)では、入力電力量EIV(W・時)は、回転角θ1=回転角θ3として、
EIV=EIV1+EIV2+EIV3
=g・TL・{θ1/γ+β・(θ1+θ2}}+g・Ta・θ1・(1/γ−β) ……(IV−4)
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the input Pe, the output P, and the electric energy EIV when (acceleration / deceleration torque−Ta) ≦ (load torque TL) <0.
IV. When (acceleration / deceleration torque−Ta) ≦ (load torque TL) <0, power running is performed for acceleration, and regenerative operation is performed for constant speed and deceleration. Accordingly, the angular velocity ω, the input Pe, and the output P change as shown in FIG. 9A, and the relational expression shown in FIG. 9B is established. That is,
(1) In the acceleration range (t1 to t2), the input electric energy EIV1 (W · hour) is
EIV1 = EI1 = g · {(TL + Ta) / γ} · θ1 (IV-1)
(2) In the constant speed range (t2 to t3), the input electric energy EIV2 (W · hour) is
EIV2 = EII2 = g · TL · β · θ2 (IV-2)
(3) In the constant speed range (t3 to t4), the input electric energy EIV3 (W · hour) is
EIV3 = EII3 = g · (TL-Ta) · β · θ3 (IV-3)
(4) In the entire region (t1 to t4), the input electric energy EIV (W · hour) is expressed as: rotation angle θ1 = rotation angle θ3
EIV = EIV1 + EIV2 + EIV3
= G · TL · {θ1 / γ + β · (θ1 + θ2}} + g · Ta · θ1 · (1 / γ-β) (IV-4)
図10は、負荷トルクTLと入力電力量Eとの関係を示す説明用図である。即ち、図6から図9に示す演算結果を総括したものである。
(負荷トルクTL)≧(加減速トルクTa)では、
EI=(g/γ)・(2・θ1+θ2)・TL ……(I−4)
(負荷トルクTL)<−(加減速トルクTa)では、
EII=g・β・(2・θ1+θ2)・TL ……(II−4)
(加減速トルクTa)>(負荷トルクTL)≧0では、
EIII=g・TL・{(θ1+θ2)/γ+β・θ1}+g・Ta・θ1・(1/γ−β) ……(III−4)
(加減速トルク−Ta)≦(負荷トルクTL)<0では、
EIV=g・TL・{θ1/γ+β・(θ1+θ2}}+g・Ta・θ1・(1/γ−β) ……(IV−4)
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the load torque TL and the input electric energy E. As shown in FIG. That is, the calculation results shown in FIGS. 6 to 9 are summarized.
When (load torque TL) ≧ (acceleration / deceleration torque Ta),
EI = (g / γ) · (2 · θ1 + θ2) · TL (I-4)
When (load torque TL) <− (acceleration / deceleration torque Ta),
EII = g · β · (2 · θ1 + θ2) · TL (II-4)
When (acceleration / deceleration torque Ta)> (load torque TL) ≧ 0,
EIII = g · TL · {(θ1 + θ2) / γ + β · θ1} + g · Ta · θ1 · (1 / γ−β) (III-4)
When (acceleration / deceleration torque−Ta) ≦ (load torque TL) <0,
EIV = g · TL · {θ1 / γ + β · (θ1 + θ2}} + g · Ta · θ1 · (1 / γ-β) (IV-4)
図11は、最高速度、即ち一定速度ωoを(ωo/n)に低下させて、同じ昇降距離を運転したときの一運転当りの入力電力量E´を示す説明用図である。
図11(a)は一定速度をωoとした場合と、(ωo/n)に低下させた場合を比較した図である。加減速度を同じ値で、かつ一定にして角速度が0から一定速度ωoに達するまでの回転角をθ1とすると、角速度が0から一定速度(ωo/n)に達するまでの回転角θ1´は、θ1´=θ1/n2となる。一定速度ωoで昇降する区間の回転角をθ2とし、一定速度(ωo/n)で昇降する区間の回転角をθ2´とすると、一運転当りの全区間の回転角は両者等しく、(2・θ1+θ2)=(2・θ1´+θ2´)となる。従って、回転角θ2´=θ2+2・θ1(1−1/n2)となる。
図11(b)は、一定速度を(ωo/n)に低下させた場合の負荷トルクTLと入力電力量E´の関係を示す。
I.(負荷トルクTL)≧(加減速トルクTa)では、入力電力量E´=EIで、
EI´=(g/γ)・(2・θ1+θ2)・TL ……(I´−4)
II.(負荷トルクTL)<−(加減速トルクTa)では、入力電力量EII´=EIIで、
EII´=g・β・(2・θ1+θ2)・TL ……(II´−4)
III.(加減速トルクTa)>(負荷トルクTL)≧0では、
EIII´=g・TL・{(2・θ1+θ2)/γ+(θ1/n2)・(1/γ−β)}+g・Ta・(θ1/n2)・(1/γ−β) ……(III´−4)
IV.(加減速トルク−Ta)≦(負荷トルクTL)<0では、
EIV´=g・TL・{(2・θ1+θ2)・β+(θ1/n2)・(1/γ−β)}+g・Ta・(θ1/n2)・(1/γ−β) ……(IV´−4)
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the input electric energy E ′ per operation when the maximum speed, that is, the constant speed ωo is decreased to (ωo / n) and the same lift distance is operated.
FIG. 11A is a diagram comparing the case where the constant speed is set to ωo and the case where the constant speed is reduced to (ωo / n). Assuming that the rotation angle from the time when the acceleration / deceleration is the same value and is constant and the angular velocity reaches 0 to the constant velocity ωo is θ1, the rotation angle θ1 ′ until the angular velocity reaches 0 to the constant velocity (ωo / n) is the θ1' = θ1 / n 2. If the rotation angle of the section moving up and down at a constant speed ωo is θ2, and the rotation angle of the section moving up and down at a constant speed (ωo / n) is θ2 ′, the rotation angles of all the sections per operation are equal to each other (2. θ1 + θ2) = (2 · θ1 ′ + θ2 ′). Therefore, the rotation angle θ2 ′ = θ2 + 2 · θ1 (1-1 / n 2 ).
FIG. 11B shows the relationship between the load torque TL and the input electric energy E ′ when the constant speed is reduced to (ωo / n).
I. When (load torque TL) ≧ (acceleration / deceleration torque Ta), the input electric energy E ′ = EI,
EI ′ = (g / γ) · (2 · θ1 + θ2) · TL (I′-4)
II. When (load torque TL) <− (acceleration / deceleration torque Ta), the input electric energy EII ′ = EII,
EII ′ = g · β · (2 · θ1 + θ2) · TL (II′-4)
III. When (acceleration / deceleration torque Ta)> (load torque TL) ≧ 0,
EIII ′ = g · TL · {(2 · θ1 + θ2) / γ + (θ1 / n 2 ) · (1 / γ−β)} + g · Ta · (θ1 / n 2 ) · (1 / γ−β) (III'-4)
IV. When (acceleration / deceleration torque−Ta) ≦ (load torque TL) <0,
EIV ′ = g · TL · {(2 · θ1 + θ2) · β + (θ1 / n 2 ) · (1 / γ−β)} + g · Ta · (θ1 / n 2 ) · (1 / γ−β) (IV'-4)
図12は、負荷トルクTLと一定速度をωoから(ωo/n)に低下させたときの入力電力量E´を示す説明用図である。同じ昇降距離を一運転したときの電力量E´と、昇降速度ωoのときの電力量Eとを比較すると、負荷トルクTLが、加減速トルクTaよりも+側の範囲、又は(−Ta)よりも−側の範囲では両電力量E´、Eは同値である。負荷トルクTLが、加減速トルクTaと(−Ta)の範囲内では、電力量E´は電力量Eよりも少なく、その差はバランス荷重のときに最大になる。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing the input electric energy E ′ when the load torque TL and the constant speed are reduced from ωo to (ωo / n). Comparing the amount of electric power E ′ when the same raising / lowering distance is operated with the amount of electric power E when the raising / lowering speed is ωo, the load torque TL is in a range on the + side of the acceleration / deceleration torque Ta, or (−Ta). In the range on the minus side, both electric power amounts E ′ and E are the same value. When the load torque TL is within the range of the acceleration / deceleration torque Ta and (−Ta), the electric energy E ′ is smaller than the electric energy E, and the difference becomes maximum when the balance load is applied.
図13は、同じ昇降区間を一運転したときの昇降速度ωoの電力量Eと、昇降速度(ωo/n)の電力量E´との差ΔEを示す説明用図である。バランス荷重のときに差ΔEは最大になり、
ΔE=(1−1/n2)・g・Ta・θ1・(1/γ−β)
となる。
即ち、(加減速トルク−Ta)≦(負荷トルクTL)<(加減速トルクTa)のときは、加速過程では電動機14は機械的動力を出力してかご2を駆動して原動機として作用し、減速過程では電動機14はかご2側から機械的動力を受けて駆動されて発電機として作用をする。ここで、電動機14が原動機として電源28側から受ける電力は、発電機として電源28側へ返す電力よりも大きく、その差は消費電力となる。この消費電力は、昇降速度ωoが低速度(ωo/n)であって加減速過程が短時間の場合は少なく、昇降速度ωoが高速度であって加減速過程が長時間の場合は多くなることを意味する。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a difference ΔE between the power amount E of the lifting speed ωo and the power amount E ′ of the lifting speed (ωo / n) when the same lifting section is operated once. The difference ΔE is maximized when the balance load is applied.
ΔE = (1-1 / n 2 ) · g · Ta · θ1 · (1 / γ-β)
It becomes.
That is, when (acceleration / deceleration torque−Ta) ≦ (load torque TL) <(acceleration / deceleration torque Ta), in the acceleration process, the
図14は、図13に示す電力量差ΔEに対して、電動機14の励磁損のように運転時間に比例する損失Lo(W・時)を考慮した電力量差ΔE´を示す説明用図である。損失Loは、昇降速度ωoが低下して運転時間が長引くに従って増大する。このため、負荷トルクTLが、加減速トルクTa付近のとき、又は(−Ta)付近のとき、具体的には、積載加重Cが定格荷重Co又は無荷重に近いときは、昇降速度を低下させると昇降時間の長期化により消費電力量は却って増大する。
図14によると、損失Loのときは、負荷トルクTLが負荷トルクTxと、負荷トルク−Txの範囲内で省エネルギーが可能になることを示している。ここで、負荷トルクTxは加減速トルクTaよりも小さい。損失Loは昇降時間に関係するため、昇降距離が大きくなると、負荷トルクTxは更に減少し、昇降速度ωoを低下させることによって省エネルギーが可能となる範囲は狭くなるばかりか、昇降距離が所定値以上になると、平衡荷重域内でも、消費電力は却って増加する。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a power amount difference ΔE ′ that takes into account a loss Lo (W · hour) proportional to the operating time, such as an excitation loss of the
According to FIG. 14, when the loss is Lo, the load torque TL indicates that energy can be saved within the range of the load torque Tx and the load torque −Tx. Here, the load torque Tx is smaller than the acceleration / deceleration torque Ta. Since the loss Lo is related to the ascending / descending time, as the ascending / descending distance increases, the load torque Tx further decreases, and the range in which energy can be saved by decreasing the ascending / descending speed ωo is narrowed, and the ascending / descending distance is not less than a predetermined value. Then, even within the equilibrium load range, the power consumption increases.
以上の考察から、次のことが明かになった。即ち、
1.昇降速度ωoのときと、(ωo/n)に低下させたときの入力電力量Eの差は、昇降距離が短くてバランス荷重近辺が大きく、省エネルギーを図る余地がある。但し、昇降距離が長くなると、昇降速度ωoを低下させることによる運転時間の長期化によって省エネルギー効果は減少する。昇降距離が所定値を超えると、昇降速度ωoを低下させることによって消費電力量は却って増大し、省エネルギーを図ることはできない。
2.積載荷重Cが無荷重又は定格荷重Co側へ偏倚した不平衡荷重域では、昇降速度ωoのときと、(ωo/n)に低下させたときの入力電力量Eの差は僅少であり、昇降距離が長くなると消費電力量は却って増大する。
3.従って、昇降速度ωoを低下させることにより省エネルギーを図るには、積載荷重Cと昇降距離の双方を考慮する必要がある。
上記各項に基いて、省エネルギーを図る具体例を、以下に示す。
From the above considerations, the following became clear. That is,
1. The difference between the input power amount E when the lifting speed is ωo and when it is reduced to (ωo / n) has a short lifting distance and a large vicinity of the balance load, and there is room for energy saving. However, as the lifting distance becomes longer, the energy saving effect decreases due to the longer operation time by lowering the lifting speed ωo. When the lifting distance exceeds a predetermined value, the power consumption is increased by decreasing the lifting speed ωo, and energy saving cannot be achieved.
2. In the unbalanced load range where the loaded load C is unloaded or biased toward the rated load Co, the difference in the input electric energy E between the lifting speed ωo and the decrease to (ωo / n) is very small. As the distance increases, the power consumption increases.
3. Therefore, in order to save energy by reducing the lifting speed ωo, it is necessary to consider both the load C and the lifting distance.
Specific examples of energy saving based on the above items are shown below.
図15から図17は、昇降速度ωoを変化させることにより省エネルギーと運転効率向上を図る具体例を示す。
図15は、エレベータの制御回路を示すブロック図である。CPU31にはバスライン32が接続されている。このバスライン32には、各種のプログラムが格納されたROM33と、固定的なデータが格納されたROM34と、一時的なデータが格納されるRAM35と、入出力装置36が接続されている。
ROM33に格納されたかご位置演算プログラム33aは、入出力装置36を介して取り込まれたエンコーダ16の信号を積算して、かご2の現在位置を演算する。負荷トルク演算プログラム33bは、入出力装置36を介して取り込まれた秤装置5の信号から、かご2の積載荷重Cを演算し、更に運転方向によって負荷トルクTLを演算する。速度パターン生成プログラム33c及び指令速度設定プログラム33dは、詳細を図17に示す。運転制御プログラム33eには、かご操作盤3又は乗場釦7の操作によって発生した呼びを検出して呼び登録メモリ35aに登録する呼び登録プログラムと、登録された呼びの中から次に応答する呼びを選択して次回停止階を決定する次回停止階決定プログラムと、次に停止する階の位置から運転方向を決定する運転方向決定プログラムと、戸開閉指令プログラムと、電動機14を起動させる起動指令プログラムとが格納されている。
FIGS. 15 to 17 show specific examples of energy saving and operational efficiency improvement by changing the lifting speed ωo.
FIG. 15 is a block diagram showing an elevator control circuit. A
The car
ROM34には、各階の乗場6の位置が記録された各階位置データメモリ34aと、図16に示したとおり、電動機14が加速し終えたときの一定速度が、積載荷重Cと昇降距離の双方との関連の基に予め設定された一定速度メモリ34bが、それぞれ格納されている。
RAM35には、呼び登録プログラムによって検出された呼びが登録される呼び登録メモリ35aと、速度パターン生成プログラム33cによって生成された速度パターンが記録される速度パターンメモリ35bが、それぞれ格納されている。
入出力装置36には、エンコーダ16の速度信号と、乗場釦7及びかご操作盤3からの呼び信号並びに秤装置5による積載荷重信号が入力される。また、負荷トルク演算プログラム33bによって演算された負荷トルク信号と、指令速度設定プログラム33dによる指令速度信号が出力されてインバータ制御装置26へ送られる。インバータ制御装置26は、エンコーダ16からの速度帰還信号と共に、負荷トルク信号及び指令速度信号に基いてインバータ装置を制御する。
In the
The
The input /
図16は、一定速度メモリ34bに書き込まれた一定速度テーブルを示す。即ち、正規の速度パターンの一定速度を、定格速度である正規速度60m/minとし、昇降距離と積載荷重Cに応じて設定されたエレベータの一定速度を示す。
ここで、定格荷重Coを積載荷重100%とし、バランス荷重Co/2を積載荷重50%とし、かご2に積載されていない無荷重を積載荷重0%とする。
なお、定格荷重Coは、正規速度60m/minで上昇運転することを保証されたかご2の積載荷重Cをいう。
また、正規速度が60m/minの場合、2m程度の昇降距離で上記正規速度に達する。従って、図16では昇降距離を0mからとしたが、現実は2m程度が最小値になる。
上記一定速度と、乗り心地を考慮して定められた所定の加速度及び減速度と、昇降距離によって、速度パターンが生成される。
FIG. 16 shows a constant speed table written in the
Here, it is assumed that the rated load Co is 100%, the balance load Co / 2 is 50%, and the no load that is not loaded on the
The rated load Co refers to the load C of the
In addition, when the normal speed is 60 m / min, the normal speed is reached with a lifting distance of about 2 m. Therefore, in FIG. 16, the elevation distance is set to 0 m, but in reality, the minimum value is about 2 m.
A speed pattern is generated based on the constant speed, a predetermined acceleration and deceleration determined in consideration of the riding comfort, and a lift distance.
1.低速度運転域V1
昇降距離が4m以下の範囲では、積載荷重が25%から75%の範囲を、バランス荷重Co/2を含む所定の平衡荷重域とする。この平衡荷重域内では、一定速度を正規速度60m/minよりも低い45m/minに設定し、この一定速度45m/minに基いて低速度パターンを生成させて昇降運転することによって省エネルギーを図る。
昇降距離が4mから7mの範囲では、積載荷重が37.5%から62.5%の範囲を、バランス荷重Co/2を含む所定の平衡荷重域とし、一定速度を45m/minに設定することによって省エネルギーを図る。図14に示したとおり、昇降距離が長くなるにつれて損失Loが多くなり、省エネルギーを図ることができる平衡荷重域は狭くなる。
1. Low speed driving range V1
In the range where the ascending / descending distance is 4 m or less, the range where the loaded load is 25% to 75% is set as a predetermined equilibrium load region including the balance load Co / 2. Within this equilibrium load range, the constant speed is set to 45 m / min, which is lower than the
When the lifting distance is in the range of 4m to 7m, the load load in the range of 37.5% to 62.5% is set as the predetermined equilibrium load range including the balance load Co / 2, and the constant speed is set to 45m / min. To save energy. As shown in FIG. 14, as the ascending / descending distance becomes longer, the loss Lo increases, and the equilibrium load region where energy saving can be achieved becomes narrower.
2.正規速度運転域V2
上昇運転の場合は、積載荷重Cが75%から100%の範囲を、定格荷重域とする。ここでは、バランス荷重を50%としたので、下降運転の場合は、積載荷重Cが0%から25%の範囲が、定格荷重域となる。定格荷重域では、力行運転であり、電動機14を含む駆動装置に対して、正規速度60m/minでの運転が保証される。
2. Regular speed driving range V2
In the case of ascending operation, the load load C is in the range of 75% to 100% as the rated load range. Here, since the balance load is set to 50%, in the case of the descending operation, the range where the load load C is 0% to 25% is the rated load range. In the rated load range, it is a power running operation, and an operation at a normal speed of 60 m / min is guaranteed for the drive device including the
3.高速度運転域V3
昇降距離が4mから7mの範囲では、省エネルギーを図ることができる平衡荷重域は狭くなり、37.5%から62.5%の範囲になる。そこで、上記平衡荷重域と定格荷重域の間、即ち、25%から37.5%の範囲及び62.5%から75%の間を、不平衡荷重域とする。この不平衡荷重域では、電動機14を含む駆動装置に対しては軽負荷であり、一定速度を正規速度よりも増速して90m/minの高速運転が可能である。増速して運転時間を短縮することにより、消費電力量の増加を抑制すると共に、運転効率を高める。
3. High speed driving range V3
When the lifting distance is in the range of 4 m to 7 m, the equilibrium load range where energy saving can be achieved is narrowed and is in the range of 37.5% to 62.5%. Therefore, the unbalanced load region is defined between the balanced load region and the rated load region, that is, the range of 25% to 37.5% and the range of 62.5% to 75%. In this unbalanced load region, a light load is applied to the drive device including the
4.高速度運転域V4
この範囲は、バランス荷重を含む範囲であり、電動機14に対しては軽負荷となる。従って、増速をして運転効率を高めることができる高速運転域である。即ち、昇降距離が7mを超える範囲では、速度を低下させると運転時間が長くなり、図14に示す損失Loが多くなるので、省エネルギーを図ることはできない。バランス荷重(積載荷C=50%)を含む積載荷重Cが25%から75%の範囲は、電動機14を含む駆動装置に対しては軽負荷であり、一定速度を90m/minに増速して運転することが可能であり、これによって消費電力量の増加を抑制すると共に、運転効率を高めることができる。
4). High speed driving range V4
This range is a range including a balance load and is a light load on the
5.回生運転域V5
この範囲は、回生運転域である。即ち、定格荷重域と重複する範囲であるが、積載荷重Cが75%から100%で下降運転する場合、及び0%から25%で上昇運転する場合は、図5に示したとおり、回生運転となる。回生運転は、上記V2の力行運転に比べて電動機14を含む駆動装置にとっては、軽負荷であり、その分、昇降速度を増加させることができる。増速して運転時間を短縮することにより、消費電力量の増加を抑制すると共に、運転効率を高める。
5. Regenerative operation area V5
This range is the regenerative operation area. That is, in the range that overlaps with the rated load range, the regenerative operation is performed as shown in FIG. 5 when the load operation is performed when the load C is lowered from 75% to 100% and when the operation is increased from 0% to 25%. It becomes. The regenerative operation is a light load for the drive device including the
6.回生運転域V6
上記V5と同様、回生運転域であるが、昇降距離が短小であるため増速できない。このため、正規速度60m/minに据え置き、回生運転域V5とは区別した。
上記のとおり、積載荷重Cと昇降距離によって設定された一定速度と、乗り心地を考慮して定められた所定の加速度及び減速度と、昇降距離によって速度パターンが生成される。
6). Regenerative operation area V6
Similar to V5 above, it is in the regenerative operation area, but the speed cannot be increased due to the short ascent distance. For this reason, it was kept at a regular speed of 60 m / min and distinguished from the regenerative operation area V5.
As described above, a speed pattern is generated based on the constant speed set by the load C and the lifting distance, the predetermined acceleration and deceleration determined in consideration of the riding comfort, and the lifting distance.
図17は、速度パターン生成プログラム33cの内容を示す流れ図である。
手順S11で、乗場呼び又はかご呼びの登録の有無を調べる。呼びが登録されると、手順S12へ移り、応答すべき呼びに対応する次回停止階6が決定される。次回停止階6が決定されると、かご2の運転方向が決定される。手順S13で、かご位置演算プログラム33aよって演算されたかご2の現在位置と、各階位置データ34aから読み取られた次回停止階6の位置データに基いて昇降距離が演算される。手順S14で、戸閉が完了するのを待って手順S15へ移る。戸閉が完了すると、乗降も終了してかご2の積載荷重Cが確定する。手順S15では、確定した積載過重Cと運転方向から負荷トルク演算プログラム33bに基いて負荷トルクTLが演算される。
FIG. 17 is a flowchart showing the contents of the speed pattern generation program 33c.
In step S11, the presence / absence of registration of a hall call or a car call is checked. When the call is registered, the process proceeds to step S12, and the next stop floor 6 corresponding to the call to be answered is determined. When the next stop floor 6 is determined, the driving direction of the
手順S16で、昇降距離と積載荷重Cと運転方向に基いて一定速度メモリ34bから該当する一定速度を読み取る。次に、手順S17で読み取った一定速度と所定の加速度及び減速度と昇降距離によって速度パターンが生成され、速度パターンメモリ35bへ格納される。なお、加減速度は、正規の速度パターンのそれと同値であって、既定値が用いられる。手順S18で起動指令が出されると、手順S19で、次回停止階までの残距離が演算される。この残距離演算は、手順S13における昇降距離演算と同じである。手順S20で、残距離に対応する速度が、速度パターンから読み取られ、入出力装置36を介してインバータ制御装置26へ指令される。手順S21で、目的の階6へ到着したか調べる。具体的には、残距離が次回停止階6の位置データに対して許容範囲内にあるか調べる。許容範囲内に達していない場合は、まだ到着していないとして、手順S19へ戻って処理を繰り返す。目的の階6へ到着した場合は、処理を終わる。
次回は、管理プログラム(図示しない。)からの指令に基いて、改めて手順S11から処理が再開される。
なお、手順S11から手順S17までが速度パターン生成プログラム33cであり、手順S19から手順S21までが指令速度設定プログラム33dである。
In step S16, the corresponding constant speed is read from the
Next time, based on a command from a management program (not shown), the process is restarted from step S11.
Step S11 to step S17 are the speed pattern generation program 33c, and step S19 to step S21 are the command
上記実施の形態1で述べたとおり、主索11の一方にかご2が吊持され、他方に釣合錘12が吊持されたエレベータの上記かご2に積載された荷重が、釣合錘12と平衡するバランス荷重を含む平衡荷重域内の荷重の場合は、かご2の加速過程、一定速過程及び減速過程という一連の昇降動作において、加速過程では電動機14は機械的動力を出力してかご2を駆動して原動機として作用し、減速過程では電動機14はかご2側から機械的動力を受けて駆動されて発電機として作用をする。ここで、電動機14が原動機として電源28側から受ける電力量は、発電機として電源28側へ返す電力量よりも大きく、その差は消費電力量となる。この消費電力量は、昇降速度が低速度であって加減速過程が短時間の場合は少なく、昇降速度が高速度であって加減速過程が長時間の場合は多くなる。
As described in the first embodiment, the load loaded on the
また、低速度パターンに従って運転することによって、運転時間が長くなる。このため、次回停止階までの昇降距離が長いエレベータの場合は、単に低速度パターンによって電動機14を制御したのでは、運転時間の長期化により励磁損等のように時間に比例して増大する損失によって消費電力量が却って増大する。
従って、昇降距離が長い場合は、電動機14を含む駆動装置の能力範囲内で速度を上げた方が運転効率が向上し、また、消費電力量の増加を抑制する観点からも好ましい。一般に、負荷トルクが小さい平衡荷重域内の荷重の場合は、昇降速度を上げても上記駆動装置の能力には問題がないのが普通である。特に、最近は電動機14として誘導電動機に替えて回転子に永久磁石を用いた同期電動機が採用されるようになったので、昇降速度を上げても磁束の減少(弱め磁束)はない。従って、平衡荷重域内の荷重の場合は、負荷トルクが小さい分、電動機電流を増やして昇降速度を上げることができる。
Further, the operation time is prolonged by operating according to the low speed pattern. For this reason, in the case of an elevator with a long ascending / descending distance to the next stop floor, if the
Therefore, when the ascending / descending distance is long, it is preferable to increase the speed within the capacity range of the drive device including the
更に、回生運転域V5の範囲、即ち、積載荷重Cが75%から100%で下降運転をする場合、及び0%から25%で上昇運転をする場合は、回生運転となる。図5に示したとおり、回生運転では、逆効率βの下で電力が電源28に返される。同じ積載荷重Cを力行運転で昇降させる場合の電力は、効率γの下で電源28から供給される、即ち、回生電力は力行運転の電力よりも小さいので、電動機14を含む駆動装置の能力に余裕が生じる。この余裕の範囲内で速度を上げることができる。このため、回生運転域V5では、正規速度の60m/minよりも高く設定することができる。
但し、積載荷重Cが100%付近で下降運転をする場合又は0%付近で上昇運転をする場合は、積載荷重Cが75%付近で下降運転をする場合又は25%付近で上昇運転をする場合よりも、駆動装置の能力に余裕が少ない。そこで、積載荷重Cが87.5%から100%の間又は0%から12.5%の間のときの昇降速度は、積載荷重Cが75%から87.5%の間又は12.5%から25%の間のときの昇降速度よりも低くした。省エネルギーが図れない範囲では、駆動装置の能力の限界に近い範囲で昇降速度を上昇させて運転効率を向上させた。
Furthermore, the regenerative operation is performed in the range of the regenerative operation region V5, that is, when the descending operation is performed when the load C is 75% to 100% and when the ascending operation is performed at 0% to 25%. As shown in FIG. 5, in the regenerative operation, power is returned to the
However, when the load is lowered when the load C is near 100%, or when the load is raised near 0%, when the load is lowered when the load C is near 75%, or when the load is raised near 25%. There is less margin in the capacity of the drive device. Therefore, when the loading load C is between 87.5% and 100% or between 0% and 12.5%, the lifting speed is between 75% and 87.5% or 12.5%. The lowering speed is lower than 25%. In the range where energy saving cannot be achieved, the elevating speed was increased within the range close to the limit of the capacity of the driving device, and the driving efficiency was improved.
上記実施の形態1によれば、かご2に積載された荷重が釣合錘12と平衡するバランス荷重(Co/2)を含む所定の平衡荷重域内の荷重であって、かつ、次に停止する階までの昇降距離が所定の範囲内、即ち、低速運転域V1のときは、予め設定された速度パターンよりも低い低速度パターンに沿って電動機14を制御するようにした。このため、荷重が平衡荷重域内であって、昇降距離が所定の範囲内のときは、省エネルギーを図ることができる。
また、低速度パターンによる運転は、昇降距離が所定の範囲内の場合に限ったので、運転効率の低下を抑制することができる。
更に、昇降距離が長く省エネルギーを図ることができない場合は、電動機14を含む駆動装置の能力範囲内で昇降速度を正規速度よりも上げて運転するようにしたので、運転効率を向上させることができる。
According to the first embodiment, the load loaded on the
Moreover, since the driving | operation by a low speed pattern was limited to the case where the raising / lowering distance was in the predetermined range, the fall of driving efficiency can be suppressed.
Furthermore, when the lifting distance is long and energy saving cannot be achieved, the driving efficiency is increased within the capacity range of the driving device including the
実施の形態2.
この実施の形態2は、負荷トルクTL及び昇降距離による条件に加えて、外部からの操作信号を受信したときに低速度パターンで電動機を制御して省エネルギーと運転効率の向上を図るようにしたものである。
図18及び図19は、この発明の実施の形態2を示す。
図18は、エレベータの制御回路を示すブロック図で、図15に低速運転指令スイッチ37を付加したものである。低速運転指令スイッチ37は、例えばビルの管理室38等に設置されて、短階床の場合だけ低速運転させる指令を出すスイッチである。
図19は、エレベータの制御装置の動作を示す流れ図で、図17と同符号の手順は同内容の処理がなされることを示す。即ち、図17の流れ図に手順S14a及びS14bの処理を付加したもので、手順S11から手順S14は図17と同様である。
手順S14から手順S14aへ移ると、管理室38に設置された低速運転指令スイッチ37が閉成されたか調べる。閉成されている場合は手順S15へ進み、以下図17で述べたとおり低速運転が行われる。
手順S14aで、低速運転指令スイッチ37が開放されている場合は、手順S14bで正規速度パターンが生成され、手順S18へ進む。従って、低速運転指令スイッチ37が開放されている場合は、仮に積載荷重C及び昇降距離が所定の条件を満たしていても低速運転は行われない。
In the second embodiment, in addition to the conditions based on the load torque TL and the lifting distance, the motor is controlled in a low speed pattern when an operation signal is received from the outside, thereby saving energy and improving operating efficiency. It is.
18 and 19 show a second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram showing an elevator control circuit, in which a low-speed
FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the elevator control apparatus, and the same reference numerals as those in FIG. 17 indicate that the same processing is performed. That is, the process of steps S14a and S14b is added to the flowchart of FIG. 17, and steps S11 to S14 are the same as those in FIG.
When moving from step S14 to step S14a, it is checked whether the low-speed
When the low speed
上記実施の形態2によれば、積載荷重C及び昇降距離による条件に、低速運転指令スイッチ37が操作されたことを加重したので、例えばビル内交通が平常時間帯のときに限り低速運転が行われるようにすることができる。
また、特に運転効率の維持が必要な場合、例えば、朝夕の出退勤時間帯や昼食時間帯等のようにビル内交通がピークになる時間帯、又は避難運転といった緊急時には、低速運転指令スイッチ37を開放することによって短階床でも低速運転をさせないようにして、正規速度パターンによる運転をさせることができる。
このため、ビル内の交通事情に合わせて適時選択的に低速運転を行わせることができる。
According to the second embodiment, since the operation of the low-speed
In particular, when it is necessary to maintain the driving efficiency, the low-speed
For this reason, low-speed driving can be performed selectively in a timely manner in accordance with traffic conditions in the building.
実施の形態3.
この実施の形態3で、上記実施の形態1及び実施の形態2に対する展開例について述べる。
展開例1.
実施の形態1では、回生電力が電源28へ返還されるものとしたが、返還されない場合、即ち、逆効率β=0の場合も同様に、積載荷重C及び昇降距離による条件の下に、最高速度、即ち一定速度ωoを(ωo/n)に低下させることにより、省エネルギーを図ることができる。即ち、図13において、逆効率β=0とすることによって電力量の差ΔEは、ΔE=(1−1/n2)・g・Ta・θ1/γ となり、エネルギーの消費を抑えることができる。
In this third embodiment, a development example for the first and second embodiments will be described.
Development example 1.
In the first embodiment, the regenerative power is returned to the
展開例2.
実施の形態1では、減速機15aを有するものとしたが、減速機15aを具備しないエレベータの制御装置であっても同様であって、積載荷重C及び昇降距離による条件の下に、一定速度ωoを(ωo/n)に低下させることにより、省エネルギーを図ることができる。
Development example 2.
In the first embodiment, the
展開例3.
実施の形態2では、積載荷重C及び昇降距離による条件に、低速運転指令スイッチ37の操作を加重して低速運転が行われるようにしが、低速運転指令スイッチ37替えて、所定の時間帯になると作動して低速運転指令信号を発信する時計であってもよい。
Development example 3.
In the second embodiment, the operation of the low speed
展開例4.
実施の形態1及び実施の形態2では、速度パターンは加減速度を一定とした。
しかし、この発明は、加減速度が一定の場合に限られるものではなく、また、加速度と減速度が絶対値を同じくする場合に限られるものでもない。
また、上記特許文献1に開示されたエレベータの制御装置のように、積載荷重Cと次に停止する階6までの昇降距離によって、電動機14に許容される駆動力の範囲内で、かつ、最短時間で次回停止階6まで到達する速度パターンを正規の速度パターンとするエレベータであっても省エネルギーを図ることができる。即ち、上記正規の速度パターンを一旦生成した後、かご2に積載された荷重Cが釣合錘12と平衡するバランス荷重(Co/2)を含む所定の範囲内の荷重であって、次に停止する階6迄の昇降距離が所定の範囲内の場合は、生成された上記正規の速度パターンの一定速度を低下させることにより、省エネルギーを図ることができる。
Development example 4.
In the first and second embodiments, the speed pattern has a constant acceleration / deceleration.
However, the present invention is not limited to the case where the acceleration / deceleration is constant, and is not limited to the case where the acceleration and the deceleration have the same absolute value.
Further, as in the elevator control device disclosed in the above-mentioned
1 昇降路、 2 かご、 3 かご操作盤、 4 乗客、 5 秤装置、 6 乗場、 7 乗場釦、 11 主索、 12 釣合錘、 13 巻上機、 14 電動機、 15 電動機軸、 15a 減速機、 16 エンコーダ、 21 次回停止階決定装置、 22 かご位置演算装置、 23 昇降距離演算装置、 24 負荷トルク演算装置、 25 速度パターン生成装置、 26 インバータ制御装置、 27 インバータ装置、 28 電源、 37 低速運転指令スイッチ。
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