制動同步電機的方法和設備的製作方法

2023-10-05 02:41:59 2

專利名稱：制動同步電機的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及制動用永久磁鐵激磁的同步電機的方法及制動具有向定子繞組供電的輸入連接器的同步電機的設備。
在例如出現電源故障的不正常情況下，電梯的安全操作是靠使用機械制動器來保證的，其通常又靠採用起電物體來進行輔助制動。所以稱之為發電制動。在發電制動中，電梯的機械能量通過電機被傳送到從外部連接到電機的負載。因此，即使機械制動失效至少也能夠防止電梯加速。
當使用同步電機時，發電制動只有在直流電流被施加到初級繞組時才有可能。這通常需要特別的設備和使用例如為此目的而設計的獨立的整流設備那樣的輔助設備。在使用直流電機的情況下，制動可通過將一電阻連接到轉子電路來完成，因此按照工作順序需要電機激磁。
在同步電機情況下，發電制動能以相應於直流電機的方式完成。如果電機全速運轉時定子繞組短路，制動電源和流經制動電阻的電流就會變得很大。另一方面，為了降低速度，必須保證足夠的轉矩以實現電機的低速運轉。
有鑑於此，本發明的目的是為同步電機研製新的和有益的發電制動系統。為實現這一目的，本發明提供的制動用永久磁鐵激磁的同步電機的方法，所述的同步電機具有把電壓送入定子繞組的輸入連接器，至少一個非線性制動電阻器與同步電機的輸入連接器連接，同步電機的定子繞組通過所述電阻器閉合。
本發明提供的制動同步電機的設備，其具有向定子繞組提供電壓的輸入連接器，以可閉合同步電機的定子繞組的方式，使至少一個非線性制動電阻器連接到輸入連接器。
本發明的技術解決方案使同步電機的發電制動能以低成本實現，為了在實踐中實現本方案，只需要一個接觸器對，以便在任何情況下有利於變頻器的中間電路電容放電。
一種非線性電阻能夠確保下降速度儘可能低。對於有蝸輪的電梯而言，由同步電機驅動的電梯達到同樣的安全水準。它意味著即使制動器出現故障，電梯也不會很快地下落，這可以由本發明的實施例具體實現，即通過以零速短路繞組或者把該制動電阻調整到足夠低的數值來加以實現。
利用在直流中間電路或者電機端點中設置發電制動電阻，使本發明的技術方案可以在控制電機的各種電源裝置中使用。
下面參照附圖結合實施例對本發明進行詳細描述。
附圖簡要說明

圖1是本發明採用的具體電路；圖2表示發電制動電阻的特性；圖3是本發明的另一實施例；圖1示出了具有中間電路的變頻器的基本電路設置，其用於對同步電機2進行控制，該變頻器包括電源橋4，以對加到輸入導線12、14和16的三相交流電源電壓進行整流；由線圈和電容組成的濾波器18和三相電源開關20是在電網與電源橋之間連接的，電源橋把經整流的電壓供給中間電路導線22和24，它們與呈串聯狀態的電容23和25互連。電晶體26-31是與每一個二極體6-11反向並聯連接的。如果需要時，通過適當地控制這些電晶體就能夠使制動電源返回電網。
變頻器的電機橋5連接到中間電路導線22和24，它由電晶體32-37的橋路組成。來自電機橋交流側的輸出端與電機輸入端點38、40和42連接，以使電流流過定子繞組。通過操作來控制電晶體32-37以使同步電機的電源電壓具有所需的振幅和頻率。電源橋由控制單元44控制和電機橋由控制單元46控制。根據例如電流和電壓測量、速度測量49和速度參考50的測量和參考量，該控制單元44、46產生控制脈衝並通過控制導線51將其加到電晶體的控制輸入端。當使用本發明時，可以應用已知技術中的一種實現對電晶體的控制。該控制單元還通過控制導線68控制電源開關20。二極體52-57是與電晶體32-37反向並聯連接的。該同步電機由永久磁鐵激磁，所以在出現可能的電源故障時電機仍保持磁性。該電機與該電梯的牽引滑輪(未示出)以機械連接，使電梯車廂通過起重纜繩運動。
與制動電晶體62呈串聯狀態的電阻器58和60連接在變頻器中間電路中的導線22和24之間。在正常工作期間，控制單元46以這種方式進行控制，即電機產生的電源至少部分地消耗在制動電阻器上以控制電晶體62。制動電阻器58是用於消耗返回電源(returningpower)的常規制動電阻。制動電阻器60具有圖2所示的非線性電壓-電流特性，其電阻特性為高電壓值時比低電壓值時的阻值大，相當於像例如在白熾燈管中那樣的加熱條件下金屬電阻器的使用，換句話說，即以電阻器在工作範圍內的溫度上升引起阻值增加的方式使用。該制動電阻器也可以是PCT電阻器或VDR電阻器。
接觸器64是與制動電阻器58和和電晶體62並聯連接的，它只與中間電路導線22和24之間的電阻器60連接。接觸器66以能使電阻器60短路的方式與非線性制動電阻器60並聯連接，接觸器64和66串聯連接以使它們能夠短路中間電路導線22和24。
根據本發明，當系統檢測到不正常工作狀態時，例如斷電或處於超速調節器啟動後的超速狀態時，發電制動就被驅動。同時接觸器64閉合，導致電機的定子電路通過電源導線38、40、42、二極體52-57和非線性電阻器60閉合。接觸器由電機繞組產生的電動勢控制，該變頻器最好通過電網開關20切斷其電網電源。如果在接觸器64閉合瞬間，電機是以高速運轉的，例如當超速調節器被啟動，電阻兩端的電壓是高電壓時，與此相應，其阻值也高，所以電流和由此產生的制動力矩被限制在這樣被確定的最大值。如果在圖2中假定電壓的相對值U/[Pu]＝1(Pu＝每單位)相當於全速而電流的相對值i/[Pu]＝1相當於加速，那麼可以假定全負載的平衡力矩約為1/3。就線性電阻器而言該速度大概約為33％，就非線性電阻器而言，該速度約為17％。
在上述實施例中使用的電阻器是白熾燈型的電阻器，在這種情況下，電流峰值也許發生在連接的瞬間。這可以採用在非線性電阻器上最初連接線性電阻器的方式加以避免。在圖1的實例中，上述的解決方式是利用常規制動電阻器58和電晶體62與非線性電阻連接來完成的。正常工作時，電阻器58和60和制動電晶體被用於控制制動。
該制動電阻器60可以由一些串聯的電阻器所代替，這些電阻器可以根據速度變化被各自的接觸器短路，此時阻值的非線性根據接觸器的控制被確定。
當電機速度為零，與電阻器60並聯連接的接觸器66短路電阻器60，這樣，在制動器失效的情況下，就會實現較高的制動力矩。在電機速度下降使接觸器66自動脫離的情況下，接觸器能被饋入電阻器60兩端的電壓或者被饋入直接從電機繞組獲取的電壓。
需要說明的是，在圖1描述的本發明的方案中，沒有在制動電阻器與電機繞組之間設置接觸器，但是該制動電阻器是通過二極體橋與電機的定子繞組直接相接的，這意味著在出現電源故障期間，只要在工作中電機磁化就能確保工作，最好是通過使用永久磁鐵激磁的同步電機來實現。
圖3是本發明的另一種實施例，其中同步電機2通過變頻器70接入，該變頻器70可以是像圖1所示的變頻器或其它類型的變頻器。如圖1所示，與電網和電機2相接的變頻器70由產生控制脈衝的控制單元146控制，該控制脈衝經導線151接到變頻器70中的開關。利用導線42、40、38呈星形連接的非線性電阻器78、80和82與變頻器的輸出端點相接。相應於圖1中接觸器64的控制方式，接觸器84被控制單元146控制。在這一實施例中，發電制動完全發生在變頻器的外面。
本發明已藉助於上述的一些實施例進行了說明，然而，所描述的內容不能視為構成本發明保護範圍的界限，上述的實施例可以在權利要求定義的範圍內進行變化。
權利要求
1.制動用永久磁鐵激磁的同步電機(2)的方法，所述的同步電機(2)具有把電壓送入定子繞組的輸入連接器(38、40、42)，其特徵在於，至少一個非線性制動電阻器(60、78、80、82)與同步電機的輸入連接器(38、40、42)連接，同步電機(2)的定子繞組通過所述電阻器閉合。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，其中所述同步電機(2)由具有中間電路(22、24)的變頻器供電，所述制動電阻器(60)與所述變頻器的所述中間電路(22、24)相接。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，當電機速度實質上為零時，所述定子繞組被短路。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，所述非線性制動電阻器(60、78、80、82)的阻值隨電壓的增加而增加。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，其中所述的電機用永久磁鐵激磁，由所述電機的電動勢控制的接觸器(64)與所述制動電阻器(60)相接。
6.制動同步電機(2)的設備，其具有向定子繞組提供電壓的輸入連接器(38、40、42)，其特徵在於，以可閉合同步電機的定子繞組的方式，使至少一個非線性制動電阻器(60、78、80、82)連接到輸入連接器(38、40、42)。
7.根據權利要求6所述的設備，其特徵在於，其中所述同步電機(2)由具有一中間電路(22、24)的變頻器(3)供電，所述制動電阻器(60)和連接所述制動電阻器的開關(64)設置在變頻器中間電路(22、24)的直流導線之間。
8.根據權利要求7所述的設備，其特徵在於，設置了一與所述制動電阻器(60)並聯連接的開關(66)，以便容許短路電機(2)的定子繞組。
9.根據權利要求7或8所述的設備，其特徵在於，所述制動電阻器(60)的阻值隨電壓的增加而增加。
10.根據權利要求8或9所述的設備，其特徵在於，其中所述的同步電機用永久磁鐵激磁，制動電阻器(60)可以被由電機(2)的電動勢控制的開關(64)連接。
全文摘要
本發明涉及制動永久磁鐵激磁的同步電機的方法和設備，在本發明中，以閉合同步電機定子繞組方式，將非線性電阻器(60)連接到同步電機的輸入連接端(38、40、42)。
文檔編號H02P6/00GK1127441SQ9511840
公開日1996年7月24日 申請日期1995年9月30日 優先權日1994年9月30日
發明者哈裡·哈卡拉, 埃斯科·奧蘭科, 喬瑪·馬斯塔拉蒂 申請人:科恩股份公司