DE3819934A1 - Aufzug mit sparantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufzugsanlage zur Beförderung von Personen und Lasten zwischen mehreren senkrecht oder geneigt übereinanderliegenden Stationen mit einer Kabine und Gegengewicht, die von einem durch einen Elektromotor (Kurzschlußläufer) angetriebenen Drahtseil auf- und abzu­ bewegen und jeweils vor und hinter den einzelnen Stationen motorisch zu beschleunigen oder motorisch und mechanisch abzubremsen sind.

Derartige Aufzugsanlagen werden eingesetzt, um Personen und/oder Lasten zwischen einzelnen Stockwerken eines Gebäudes in senkrechter Richtung zu befördern. Eine solche Anlage besteht aus einer geschlossenen Kabine mit einem Gegengewicht und wird von einem durch einen Elektromotor angetriebenen Drahtseil auf- und abwärtsbewegt. Das Gegengewicht gleicht das Kabinengewicht und etwa die halbe Nutzlast aus, so daß der Energiebedarf derartiger Aufzugsanlagen vorteilhaft begrenzt ist. Der Antrieb, d.h. der Elektromotor ist meist über dem Schacht in einem gesonderten Maschinenraum zusammen mit der Steuerung untergebracht. Als Motoren werden heute meist als Kurzschlußläufer ausgebildete Spezialmotoren einge­ setzt. Bei Geschwindigkeiten über 0,5 m/Sek. werden häufig polumschaltbare Motoren mit zwei Geschwindigkeiten verwendet, um ein weiches Anfahren und weiches stoßfreies und doch genaues Halten zu erzielen. Nachteilig bei den bekannten Antrieben ist, daß sie ein Vielfaches der angegebenen Nenn­ leistung, insbesondere während des Anfahrens, benötigen. Darüber hinaus brauchen derartige Antriebe insbesondere bei Auslegung auf zwei oder mehr Geschwindigkeiten im Übergangsbereich eine enorme Strommenge, um beispielsweise den mechanisch einge­ leiteten Bremsvorgang kontinuierlich abzuschließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kosten­ günstig und umweltfreundlich zu betreibende Aufzugsanlage zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Elektromotor ein Frequenzwandler zugeordnet ist, der den Anlaufstrom reduzierend geschaltet und dem ein auf die hohe Frequenz des Frequenzwandlers ausgelegter Motorfilter in der Motorleitung nachgeordnet ist.

Frequenzwandler sind grundsätzlich bekannt. Sie sind aber bisher bei derartigen Aufzugsanlagen nicht einsetzbar, da durch die Veränderung der Frequenzen des Motors sehr starke Geräusche erzeugt werden, so daß diese mehr als belästigend im Wohnbereich wirken. Sie haben sich daher bisher nicht durchsetzen können. Durch die erfindungsgemäße Zuordnung von gezielt ausgebildeten Motorfiltern sowie der entsprechen­ den Ausbildung des Frequenzwandlers selbst und dem Betrieb bei hoher Frequenz ist es möglich, die Geräusche vollständig zu beseitigen. Aufgrund des erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Frequenzwandlers ist es zunächst einmal möglich, den Anlaufstrom um etwa 50% zu reduzieren. Die Belastung des Netzes reduziert sich entsprechend. Zusätzlich benötigt der erfindungsgemäße Frequenzwandler beim Einsetzen des Brems­ vorganges von der Schnellfahrt zur Langsamfahrt im leeren Zustand aufwärts keine Leistung, im leeren Zustand abwärts eine nur geringe Leistung. Dies führt zu einer weiteren Ent­ lastung des Netzes und damit zu einem deutlichen wirtschaft­ lichen Betrieb derartiger Aufzugsanlagen. Nach Messungen hat sich ergeben, daß eine Stromersparnis von 55 bis 60% erreicht wird.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Frequenzwandler auf 3500 Hz ausgelegt ist. Hierbei ist das Herausfiltern der die Umweltbelastungen ergebenden Frequenzen vorteilhaft möglich, wobei bei ent­ sprechender Ausbildung des Motorfilters wie schon erwähnt die gesamte Geräuschbelastung zu behindern.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß dem Frequenzwandler Bremsschopper zugeordnet sind.

Über diese Bremsschopper bzw. den Bremsschopper kann beim Be­ schleunigen oder Abbremsen durch Wahl einer anderen Frequenz schnell und jeweils kontinuierlich abgetastet werden, wieviel Strom der Motor jeweils braucht, so daß der Motor jeweils nur die Energie erhält, die er unbedingt benötigt. Demgegen­ über war es bisher bei bekannten Aufzugsanlagen notwendig, den mechanischen Bremsvorgang beispielsweise über eine Gleich­ stromwicklung zu unterstützen, wodurch die benötigte Strom­ menge zusätzlich deutlich erhöht wurde. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Aufzugsanlage nicht mehr erforderlich.

Eine genaue Sollwertvorgabe und auch das genaue Einhalten wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, daß die Sollwert­ vorgabe über eine Sollwertplatine mit einstellbaren Potis erfolgt. Dadurch kann je nach Bedarf auch der Sollwert jeweils verändert bzw. den Gegebenheiten angepaßt werden.

Zweckmäßigerweise ist der Frequenzwandler mit drei Phasen und Schutzleiter versorgt und in der Steuerung angeklemmt, wo die Motorleitung über die Schütze c 1, c 2, c 3, c 4 geschaltet ist. Die Zuleitung für den Regler wird dementsprechend an der Stelle in der Steuerung entnommen und unterbrochen, wo die Motorleitung über die Schütze c 1, c 2, c 3, c 4 geschaltet wird. Die Motorleitung des Reglers wird an dieser Stelle in der Steuerung angeklemmt, sie wird jetzt über die Schütze c 1, c 2, c 3, c 4 geschaltet.

Da der Motor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung nur noch über die schnelle Wicklung (niederpolige Wicklung) betrieben wird, sieht die Erfindung ergänzend vor, daß die hochpolige Wicklung des Elektromotors abgeklemmt und der Motorleitungsausgang des Schützes c 4 mit dem des Schützes c 3 verbunden ist. Ein einwandfreier Betrieb der gesamten Anlage ist so bei zweckmäßiger Ausbildung gewähr­ leistet.

Die geschilderte günstige Schaltung wird dadurch noch ergänzt, daß der Frequenzwandler über die Sollwertplatine mit den Schützen c 3 und c 4 für Schnell- bzw. Langsamfahrt verbunden und zusätzlich an der Spule eines Schützes ange­ klemmt ist, das während der Fahrt der Kabine ständig angezogen ist. Auf diese Weise erhält der Regler die Freigabe, um so den Brems- oder den Beschleunigungsvorgang einzuleiten und zu beschließen.

Optimale Regeleigenschaften erbringt der Drehstromantrieb mit Erregungsstromregelung. Hierbei wird der Erregerstrom des Motors im Frequenzwandler erfaßt und konstantgehalten. Andererseits ist bei Gruppenantrieben dann die Betriebsart U/f-Kennliniensteuerung optimal, wenn die Erregungsstromrege­ lung die Belastungszustände mehrerer an einem Frequenzwandler angeschlossener und unterschiedlich belasteter Motoren nicht ausregeln kann. Um hier jeweils eine einfache Handhabung der Aufzugsanlage zu ermöglichen und insbesondere die Erweite­ rung solcher Anlagen zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, daß dem Frequenzwandler ein Programmschalter zugeordnet ist, über den die Betriebsart Erregungsstromregelung oder U/f-Kennliniensteuerung einstellbar ist.

Die Kabinenabschlußtür wird zweckmäßigerweise über einen eigenen Antrieb betätigt. Ergänzend sieht die Erfindung vor, daß diesem Antrieb der Kabinenabschlußtür ein eigener, ange­ paßter Frequenzwandler zugeordnet ist. Ein solcher Antrieb kann auch im nachhinein eingebaut werden, wobei vorteilhaft auf die bisher notwendigen mechanischen Dämpfer (Diktatoren) verzichtet werden kann, weil die Steuerung der Kabinenan­ schlußtür über den Frequenzwandler gezielt und so weich erfolgen kann, daß eine getrennte mechanische Dämpfung nicht mehr erforderlich ist.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß bei dem Betrieb der erfindungsgemäßen Aufzugsanlage Energieeinsparungen in Höhe von 56 bis 60% erreicht werden, wobei die Prozentzahl von 60% insbesondere bei entsprechender Reduzierung der Verzögerungsmomente beim Anfahren der Aufzugs­ anlage erreicht werden, ggf. auch noch höhere Werte. Vorteil­ haft kann mit der erfindungsgemäßen Ausbildung aber neben der Reduzierung des Strombedarfes auch gleichzeitig eine Verbesserung des Betriebsablaufes erzielt werden, wobei vor­ teilhaft die bisher bei bekannten Frequenzwandlern auftreten­ den Umweltbelastungen hier unterbunden sind. Damit ist ein wirtschaftlicher und umweltfreundlicher Betrieb gerade auch im Bodenbereich möglich, so daß der Betrieb derartiger Auf­ zugsanlagen auch in nur wenige Geschosse aufweisenden Wohn­ häusern interessant wird. Der Einsatzbereich der Aufzugsan­ lagen wird damit deutlich vergrößert, wobei die zum Einsatz kommenden Anlagenteile betont wartungsfreundlich sind. Die Erfindung kann dabei sowohl bei elektrisch betriebenen Auf­ zugsanlagen wie auch bei hydraulisch betriebenen Personen- und Lastenaufzügen eingesetzt werden, indem die Steuerung über den Frequenzwandler erfolgt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzel­ teilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisiert dargestellte Aufzugs­ anlage,

Fig. 2 den Frequenzwandler mit Anschlüssen und Steuerleitung und

Fig. 3 vereinfachte Wiedergaben über den Netzstrom bei verschiedenen Fahrsituationen ohne und mit Frequenzwandler.

Fig. 1 zeigt eine Aufzugsanlage (1) mit einer Kabine (2), kurz vor Erreichen einer Station. Die Kabinenabschlußtür (3) ist dementsprechend im geschlossenen Zustand wieder­ gegeben, ebenso wie die Schachttür (4), neben der das Bedienungsschild (5) mit den Bedienungsknöpfen sichtbar ist. Verschlossen durch die Schachttür (4) ist der Schacht (6), in dem die Kabine (2) an der Führung (7) entlang auf- und abwärtsgleiten kann.

Entgegengesetzt zur Kabine (2) bewegt sich ebenfalls an Führungen geführt das Gegengewicht (8) im Schacht (6). Sichtbar ist auch in Höhe des Daches der Kabine (2) ein Abbremsschalter (9), über den die mechanische Abbremsung der Kabine (2) eingeleitet wird.

Auf dem Dach der Kabine (2) ist die Kabinen-Riemenscheibe (10) zu sehen, über die die Umleitung des Tragseiles (11) erfolgt. Mit (12) ist die Antriebsscheibe bezeichnet und mit (13) der Geschwindigkeitsregler, der im Maschinenraum (17) untergebracht ist. Im Maschinenraum (17) ist außerdem der Elektromotor (14) untergebracht sowie die elektrische Steuerung (15). Hierdurch ergeben sich klare statische Ver­ hältnisse, kürzeste Seillängen, keine Umlenkrollen und geringste Widerstände.

Auf die Kabinenabschlußtür (3) ist weiter oben bereits hingewiesen worden. Diese Kabinenabschlußtür (3) wird über einen eigenen Antrieb (16) bewegt, wobei diesem ein noch weiter unten erläuterter Frequenzwandler in entsprechend ausgebildeter Form zugeordnet ist, so daß hier ein gleich­ mäßiger Betrieb ohne mechanische Dämpfer möglich ist.

Fig. 2 zeigt einen vereinfachten Schaltplan des Frequenz­ wandlers (19). Über die Zuleitung (20) ist der Regler (22) mit drei Phasen R, S, T und Schutzleiter PE versorgt. Die Spannung muß fest anlegen. Für den Fall, daß die Spannung durch den Hauptschalter abgeschaltet wird, darf erst nach 125 Sekunden wieder eingeschaltet werden. Der Frequenzwandler (19) ist üblicherweise über die Netzdrossel (21) zu betreiben.

Dem Regler (22) ist ein Bremsschopper (23) zugeordnet, über den jeweils die Frequenzänderung überwacht, d.h. abge­ tastet wird, so daß der Elektromotor (14) jeweils nur den Strom bzw. Frequenz erhält, der für den jeweiligen Fahrzustand optimal richtig ist.

In die Motorleitung (25) ist ein Motorfilter (24) ge­ schaltet, über den die bisher bei derartigen Frequenzwandlern auftretenden Geräuschbelästigungen völlig herausgefiltert werden. Eine Geräuschbelastung tritt somit beim Einsatz des erfindungsgemäßen Frequenzwandlers nicht auf.

Eine genaue Sollwertvorgabe erhält der Regler (22) über die Sollwertplatine (28), wobei die Verbindungsleitungen an den Klemmen (26, 27) angeklemmt sind. Dabei dienen die Klemmen (26) der Sollwerteingabe, die Klemmen (27) der Regler­ freigabe, wobei die Sollwertplatine (28) ihrerseits über die Ansteuerleitung (29) mit den hier nicht dargestellten Schützen in Verbindung steht.

Mit U, V, W ist im übrigen der Motorausgang bezeichnet und zwar zum Motorfilter (24) hin.

Da der Elektromotor (14) im Zusammenhang mit dem Frequenzwandler (19) nur noch über die Schnellentwicklung (niederpolige Wicklung) betrieben wird, ist die langsame Wicklung (hochpolige Wicklung) abgeklemmt. Dafür ist der Motorleitungsausgang des Langsamfahrschützes c 4 mit dem des Schnellfahrschützes c 3 verbunden.

Um die Geschwindigkeiten regeln zu können, ist das ent­ sprechende Kabel 7/1 mm wie folgt anzuklemmen:

Die Ader (31) ist an N (Neutralleiter) angeschlossen. Die Ader (32) wird an der Spule des Schnellfahrschützes c 3 ange­ schlossen, so daß damit der Sollwert für die Schnellfahrt vorgegeben ist. Die Einstellung erfolgt über das Poti 1 der Sollwertplatine (28). Die Ader (33) wird an der Spule des Langsamfahrschützes c 4 angeschlossen, wodurch man den Sollwert für die Langsamfahrt erhält. Die Einstellung erfolgt hier das Poti 2 auf der Sollwertplatine (28). Die Ader (36) ist an der Spule eines Schützes (220 V/50 Hz) angeklemmt, das während der Fahrt ständig angezogen ist. Auf diese Weise erhält der Regler (22) die Reglerfreigabe. Die Ader (35) wiederum ist an den Neutralleiter (N) angeklemmt, während die Ader (34) für Sonderfahrten vorgesehen ist und über den Poti 3 auf der Sollwertplatine (28) veränderbar ist.

Zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des Frequenzwandlers (19) sind in Fig. 3 vereinfacht wiedergegebene Kurven gezeigt. Um eine Aussage über den Effektivwert des Stromes machen zu können, wurde der Strom im eingeschwungenen Zustand mit einem Dreheiseninstrument gemessen. Die jeweiligen Meßwerte sind in diesen Kurven wiedergegeben, wobei mit (38) der Netz­ strom bei Aufwärtsfahrt ohne Frequenzwandler, mit (39) der Netzstrom bei Abwärtsfahrt ohne Frequenzwandler (19) und (40 und 41) den Netzstrom bei Aufwärts- bzw. Abwärtsfahrt mit eingeschaltetem Frequenzwandler (19) wiedergeben. Der Effektivwert des Stromes wurde über die Zeit aufintegriert. Die aufgenommene Energie ohne Frequenzwandler wurde wie folgt berechnet:

W = SiP dt ⇒ W × Si U × I × cos y dt ⇒ W = U × × cos y × SiI dt

Bei dieser Rechnung wurde von konstanter Spannung und cos y ausgegangen.

Die aufgenommene Energie mit Frequenzumwandler (19) wurde wie folgt berechnet:

W = SiP dt ⇒ W × Si × I × × cos y × K dt ⇒ W = U × × cos y × K × SiI dt

Bei dieser Berechnung wurde von konstanter Spannung und von cos y=1 ausgegangen. K ist der Leistungsfaktor.

Claims (5)

1. Aufzugsanlage zur Beförderung von Personen und Lasten zwischen mehreren senkrecht oder geneigt übereinanderliegenden Stationen mit einer Kabine und Gegengewicht, die von einem durch einen Elektromotor (Kurzschlußläufer) angetriebenen Drahtseil auf- und abzubewegen und jeweils vor und hinter den einzelnen Stationen motorisch zu beschleunigen oder motorisch und mechanisch abzubremsen sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektromotor (14) ein Frequenzwandler (19) zugeordnet ist, der den Anlaufstrom reduzierend geschaltet und dem ein auf die hohe Frequenz des Frequenzwandlers ausgelegter Motor­ filter (24) in der Motorleitung (25) nachgeordnet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (19) auf 3500 Hz ausgelegt ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzwandler (19) Bremsschopper (23) zugeordnet sind.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertvorgabe über eine Sollwertplatine (28) mit einstellbaren Potis erfolgt.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (19) mit drei Phasen (R, S, T) und Schutz­ leiter (PE) versorgt und in der Steuerung angeklemmt ist, wo die Motorleitung (25) über die Schütze c 1, c 2, c 3, c 4 geschaltet ist. 6. Anlage nach Anspruch 1 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hochpolige Wicklung des Elektromotors (14) abgeklemmt und der Motorleitungsausgang des Schützes c 4 mit dem des Schützes c 3 verbunden ist. 7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (19) über die Sollwertplatine (28) mit den Schützen c 3 und c 4 für Schnell- bzw. Langsamfahrt verbunden und zusätzlich an der Spule eines Schützes ange­ klemmt ist, das während der Fahrt der Kabine (2) ständig angezogen ist.8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzwandler (19) ein Programmschalter zugeordnet ist, über den die Betriebsart Erregungsstromregelung oder U/f-Kennliniensteuerung einstellbar ist.9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antrieb (16) der Kabinenabschlußtür (3) ein eigener, angepaßter Frequenzwandler zugeordnet ist.