FI112006B - Sähkömoottorikäyttö - Google Patents

Description

112006 Sähkömoottorikäyttö

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen vaihtovirta-sähkömoottorikäyttö, joka on tarkoitettu erityisesti hissiä varten.

5 Ennestään tunnettu hissin sähkömoottorikäyttö, joka soveltuu vaihtovirtasähkö-moottorin, edullisesti 3-vaihemoottorin 1, säätämiseen ja ohjaamiseen, on esitetty havainnollisesti kuviossa 1. Sähkömoottorikäyttö käsittää taajuusmuuttajan 2, johon kuuluu tasasuuntaaja 21 ja vaihtosuuntaaja 22, jotka on kytketty toisiinsa välipiirillä 23. Tasasuuntaajan 21 tulo on yhdistetty vaihtovirtalähteeseen, kuten 3-vaihevirta-10 lähteeseen, kuten sähköverkkoon SV, ja sen lähdöstä saadaan välipiiriin tasajännite Uc, joka on suuruudeltaan joko säädettävä tai vakio. Välipiiriin kuuluu arvoltaan suuri kondensaattori 23 a, yleensä elektrolyyttikondensaattori, joka on kytketty tasasuuntaajan 21 lähtönapojen väliin ja jonka yli tasajännite Uc vaikuttaa. Tasajännite Uc syötetään vaihtosuuntaajan 22 tuloon.

15 Taajuusmuuttajaan 2 kuuluu myös vaihtosuuntaajan ohjausyksikkö 24; 24b, jolla vaihtosuuntaajan 22 toimintaa ja edelleen sähkömoottoria 1 ohjataan. Tasasuuntaajan 21 toimintaa ei säädetä silloin kun se on toteutettu diodisiltojen avulla eikä se tällöin tarvitse erillistä ohjausyksikköä. Kun tasasuuntaaja 21 käsittää ohjattavia puolijohdekytkimiä, tasasuuntaajan 21 ohjausyksikkö 24; 24a on tarpeellinen ja sillä 20 säädetään tasasuuntaajan toimintaa ja erityisesti välipiirin tasajännitteen Uc suuruutta. Vaihtosuuntaajalla 22 tuotetaan ohjausyksikön 24; 24b ohjaamana taajuudeltaan säädettävää kolmivaihejännitettä ja -virtaa sähkömoottoria 3 varten siten, että moot-• torin pyörimisnopeutta saadaan säädettyä nollan ja ennalta määrätyn maksimino peuden välillä. Vaihtosuuntaajalla 22 valitaan myös vaihejäijestys eli moottorin 25 pyörimissuunta.

Sekä tasa- että vaihtosuuntaaja 21, 22 on toteutetaan yleensä puolijohdekytkimien avulla. Tällaisia puolijohdekytkimiä ovat mm. esim. tyristori, triac, MOSFET ja IGBT (Insulated-gate Bipolar Transistor). Tasa- ja vaihtosuuntaaja on edullista toteuttaa samanlaisina IGBT (Insulated-gate Bipolar Transistor) -siltakytkentöinä. 30 Kuviossa 2 on esitetty havainnollisesti tällainen siltakytkentä. Siltakytkentä käsittää kuusi IGB-transistoria 3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, kuvio 3, jotka on kytketty pareittain rinnan. Kun IGBT-siltakytkentä on järjestetty toimimaan tasasuuntaajana 21, kukin syöttöjännitteen vaihe R, S, T on kytketty tasasuuntaajan tuloon INI vastaavan IGB-transistoriparin vähin 31, 32; 33, 34; 35, 36 ja niiden yli tasasuuntaajan lähdön 112006 2 OUTI positiiviseen ja vastaavasti negatiiviseen lähtönapaan. Kun IGBT-siltakytkentä on jäljestetty toimimaan vaihtosuuntaajana 22, sen tulo- ja lähtönavat on kytketty päinvastoin IN2, OUT2 kuin tasasuuntaajakäytössä; välipiirin tasajänni-te Uc syötetään tuloon IN2 rinnan kytkettyjen IGB-transistoriparien yli ja eri vai-5 heiden vaihtojännite otetaan ulos lähdöstä OUT2 kunkin transistoriparin välistä.

Taajuusmuuttajaan 2 tulo- ja lähtöpuolelle eli sähkölähteen ja -moottorin puolelle vastaavasti on jäljestetty ensimmäiset ja toiset kontaktorit 4, 5. Molemmat kontak-torit 4, 5 ovat vaiheluvun mukaiset eli tässä tapauksessa 3-kytkimiset. Ensimmäisten eli tulokontaktorien 4 avulla taajuusmuuttaja 2 on yhdistetty vaihtosähkölähtee-10 seen, edullisesti sähköverkkoon SV, sen erivaiheisiin R, S, T. Vastaavasti toisten kontaktorien 5 avulla sähkömoottori 1 on yhdistetty taajuusmuuttajaan 2 lähtönapoi-hin. Kun kontaktorit 4, 5 ovat auki, sähkötehoa ei siirry sähkölähteestä taajuusmuuttajan 2 kautta moottoriin 1. Kun kontaktorit 4, 5 ovat kiinni, sähkönsyöttö sähkölähteestä SV moottoriin 1 tapahtuu. Ensimmäisiä ja toisia kontaktoreita 4, 5 ohjataan 15 edullisesti yhteisen ohjauskytkimen 15 avulla. Ohjauskytkin 15 suljetaan (ja vastaavasti avataan), kun kontaktorit 4, 5 halutaan sulkea ja sähkön syöttö moottoriin 1 aloittaa (ja vastaavasti kontaktorit 4, 5 avataan, kun virransyöttö moottoriin 1 halutaan katkaista). Edellä esitetyn kytkinjäijestelyn pääasiallinen tarkoitus on taata erityisesti hissikäytössä sähkömoottorin ja koko hissin turvallinen käyttö.

20 Ongelmana kontaktorien 4, 5 käytössä on, että ne tarvitsevat säännöllistä huoltoa ja että niiden elinikä on rajallinen (esim. 2 vuotta). Lisäksi haittana on kontaktorien käytöstä johtuva melu, joka muodostuu kontaktorin kytkielinten nopeasta liikkeestä ja äkillisestä pysähtymisestä. Lisäksi ongelmia aiheuttavat myös kontaktorien sähkömagneettiset häiriöt. Kontaktorit nostavat myös sähkömoottorikäytön hintaa.

25 Ennestään tunnetaan eurooppapatenttihakemuksesta EP-1037354 hissin sähkömoottorikäyttö, joka periaatteessa vastaa kuvion 1 moottorikäyttöä seuraavin muutoksin. Vaihtosuuntaajan ja sähkömoottorin välille ei ole jäljestetty kontaktoreita. Ohjaus-pulssit vaihtosuuntaajana siltakytkennän kuhunkin puolijohdekytkimeen IGBT syötetään optokytkimen kautta, jonka valodiodin jännitesyöttöä valvotaan ja ohjataan 30 lisäksi turvareleen kautta. Kun turvarele toimii, valodiodin jännitesyöttö keskeytyy eikä ohjausyksiköltä saatavat ohjauspulssit pääse kulkemaan optokytkimen läpi puolijohdekytkimen IGBT kannalle G. Sähkönsyöttö vaihtosuuntaajan kautta sähkömoottoriin keskeytyy ja moottori pysähtyy.

Epäkohtana edellä mainitun EP-hakemuksen mukaisessa sähkömoottorikäytössä on, 35 että se on vain osaratkaisu edellä esitettyihin kontaktoriongelmiin. Edelleen taa- 112006

J

juusmuuttajan tulossa on kontaktorit, joiden kautta vaihtosähkön syöttö kolmivai-heverkosta taajuusmuuttajalle ja edelleen sähkömoottoriin toteutetaan.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa ylipäätään kontaktorien käyttöön liittyvät epäkohdat. Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi luotettava ja turvallinen säh-5 kömoottorin käyttö. Keksinnön tarkoituksena on erityisesti toteuttaa sähkömoottorin käyttö hissiä tai vastaavaa varten voimalaitteena toimivan sähkömoottorin kytkemiseksi sähkölähteeseen ja vastaavasti irrottamiseksi sähkölähteestä, jossa kytkemisessä ei ollenkaan käytetä kontaktoreita.

Keksinnön mukaiselle sähkömoottorikäytölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty 10 patenttivaatimuksessa 1. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön edullisia sovellusmuotoja.

Keksinnön mukainen sähkömoottorikäyttö vaihtovirtasähkömoottorin käyttämiseksi käsittää taajuusmuuttajan moottorin säätämiseksi, johon taajuusmuuttajaan kuuluu tasasuuntaaja ja vaihtosuuntaaja, joka on toteutettu siltaan järjestetyin puolijohde-15 kytkimin, sekä suuntaajien välissä välipiiri, jossa on kondensaattori. Keksinnön mukaisesti sähkömoottorikäyttö käsittää lisäksi kaksi säätöyksikköä, joista ensimmäisessä on: kuristinyksikkö, joka on jäljestetty taajuusmuuttajan ja samalla tasasuuntaajan tuloon, johon kuuluvat kuristimet on järjestetty kuhunkin vaiheeseen; ja välipiiri, jonka kondensaattori on arvoltaan pieni, luokkaa 50 pF; ja toisessa on: 20 lisäkytkin, jonka sähkön syöttö on jäljestetty tapahtumaan turvareleen kautta, ja joka lisäkytkin on järjestetty vaihtosuuntaajan sillan kunkin puolijohdekytkimien yhteyteen siten, että kunkin puolijohdekytkimien ohjaussignaali on jäljestetty kulkemaan lisäkytkimen kautta silloin, kun se on johtavassa tilassa; ja virTanmittausyk-sikkö sähkömoottorin syöttövirran mittaamiseksi.

25 Keksinnön edullisimmassa sovellusmuodossa toisessa säätöyksikössä on: lisäkytkin, jonka sähkön syöttö on järjestetty tapahtumaan turvareleen kautta ja joka on järjestetty vaihtosuuntaajan yläsillan kunkin puolijohdekytkimen yhteyteen siten, että kunkin puolijohdekytkimen ohjaussignaali on järjestetty kulkemaan lisäkytkimen kautta silloin, kun se on johtavassa tilassa; virranmittausyksikkö sähkömoottorin 30 syöttövirran tarkkailemiseksi ja/tai mittaamiseksi; ja virtavalvontayksikkö, joka on järjestetty vaihtosuuntaajaa alasillan kunkin puolijohdekytkimen yhteyteen.

112006 4

Keksinnön tärkein etu on, että sähkömoottorikäyttö saadaan toteutettua ilman kon-taktoreita eli ilman mekaanisia kytkentäelimiä. Tämä merkitsee luotettavuuden paranemista, koska sähkömoottorikäytössä ei enää ole liikkuvia ja kuluvia kytkentäelimiä; ne on korvattu elektronisilla piireillä ja/tai komponenteilla. Keksinnön etuna 5 on, että mekaanisten kontaktorien aiheuttama meluongelma poistuu. Keksinnön etuna on, että mekaanisten kontaktorien eliminoinnin myötä saadaan aikaan kustannussäästöä asennus-ja huoltokuluissa.

Keksinnön etuna on myös, että sähkömoottorikäytön käyttölämpötilaa voidaan selvästi nostaa, edullisimmin aikaisemmasta 20 °C:sta aina 100 °C:een asti. Jäähdytvs-10 elementtien kokoa voidaan pienentää, mistä seuraa tila- ja kustannussäästöä.

Keksinnön etuna on myös, että taajuusmuuttajan välipiirissä käytetään arvoltaan pientä, kuten 50 pF, kondensaattoria. Nämä kondensaattorit ovat muovi- tai paperi-kondensaattoreita, jotka ovat kestäviä ja edullisia. Aiemmin yleisesti tässä piirissä käytetyt kondensaattorit ovat arvoltaan suuria, tyypillisesti 1000 μΡ, ja rakenteel-15 taan märkiä elektrolyyttikondensaattoreita. Ne ovat kuluvia osia, jotka on uusittava suhteellisen usein.

Keksinnön muista eduista todetaan lisäksi yleisesti seuraavaa. Sähkömoottorikäytön harmoninen särö saadaan pienenemään, koska välipiirin kondensaattorin arvoa pienennetään selvästi ennestään tunnettuun nähden. Lisäksi sähkömoottorin dynaami-20 nen jarrutus tulee mahdolliseksi ilman mitään lisäyksiä laitejärjestelyyn. Dynaaminen jarrutus perustuu vaihtosuuntaajan uuteen ohjausjärjestelyyn keksinnön edulli-simmassa sovellusmuodossa.

Seuraavassa keksintöä ja sen muita etuja selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 25 kuvio 1 esittää tekniikan tason mukaista sähkömoottorin käyttöä; kuvio 2 esittää tasa- ja vaihtosuuntaajan siltakytkennän periaatekuvaa; kuvio 3 esittää edullista siltakytkentään soveltuvaa puolijohdekytkintä; kuvio 4 esittää periaatekuviota keksinnön mukaisen sähkömoottorikäytön tulopii-ristä, tasasuuntaajasta ja välipiiristä; 30 kuvio 5 esittää vaihtoehtoista välipiiriä; 112006 5 kuvio 6 esittää periaatekuviota keksinnön mukaisen sähkömoottorikäytön vaihtosuuntaajasta; ja kuvio 7 esittää piirikaaviota kuvion 5 vaihtosuuntaajan puolijohdekytkimestä ja valvontayksiköstä.

5 Piirustusten kuviot 1, 2 ja 3 on selostettu edellä tekniikan tason kuvauksessa. Seu-raavassa tarkastellaan keksintöä ja viitataan erityisesti kuvioihin 4-7.

Kuviossa 4-7 käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta.

Keksinnön mukainen sähkömoottorikäyttö on esitetty havainnollisesti kuviossa 4. Sähkömoottorikäyttöä käytetään vaihtovirtasähkömoottorin, tässä tapauksessa kol-10 mivaihetahtimoottorin 10 säätämiseen ja ohjaamiseen. Sähkömoottorikäyttö käsittää taajuusmuuttajan 6, johon kuuluu tasasuuntaaja 61 ja vaihtosuuntaaja 62. Tasasuuntaaja 61 ja vaihtosuuntaaja 62 on kytketty toisiinsa sopivalla välipiirillä 63. Tasasuuntaajan 61 tulo on yhdistetty vaihtovirtalähteeseen, kuten kolmivaihevirtalähtee-seen, esim. sähköverkkoon SV, kuristinyksikön 7 kautta. Kuristinyksikkö 7 käsittää 15 kuhunkin vaiheeseen R, S, T kytketyn kuristimen 7,7,7. Tasasuuntaaja 61 on muodostettu edullisimmin sopivasta puolijohdekytkimin toteutetusta sillasta, kuten esim. kuviossa 2 on esitetty. Tasasuuntaajan 61 lähtö on yhdistetty välipiiriin 63. Välipiiri 63 käsittää ainakin kondensaattorin 63a, joka on kytketty tasasuuntaajan 61 lähtönapojen väliin ja jonka yli tasajännite Uc vaikuttaa.

20 Keksinnön mukaisesti sähkömoottorikäyttö käsittää lisäksi kaksi säätöyksikköä. Ensimmäisessä säätöyksikössä on kuristinyksikkö 7, joka on jäljestetty taajuusmuutta-: jän 6 ja samalla tasasuuntaajan 61 tuloon, ja välipiirin 63 kondensaattori 63a, joka on arvoltaan pieni, luokkaa 50 μΕ.

Keksinnön mukaisessa sähkömoottorikäytössä välipiirin 63 kondensaattori 63 a on 25 arvoltaan olennaisesti pienempi kondensaattori kuin aiemmin tunnetuissa sähkömoottorikäytöissä. Tämän kondensaattorin arvo on tyypillisesti ollut 1000 pF, kun se nyt keksinnön mukaisessa ratkaisussa on tyypillisesti luokkaa 50 pF, edullisesti välillä 10 - 100 pF. Välipiirin 63 kondensaattorin 63a arvo on siis 5-10 %:a aiemmin käytetyn kondensaattorin arvosta tai jopa tämän arvon alle. Ison kondensaatto-30 rin käyttö välipiirissä on perustunut siihen seikkaan, että sähkömoottorin hätäpysäy-tyksessä moottoriin sitoutunut energia on purettava jonnekin eli tässä tapauksessa riittävän suureen välipiirin 63 kondensaattoriin. Kondensaattorin pienentäminen vuorostaan johtaa siihen, että välipiirin 63 jännitevaihtelut kasvavat ja se vuorostaan aiheuttaa myös vaihtosuuntaaja 62 puolijohteille lisärasitusta. Kuitenkin nykyiset 112006 6 puolijohdekytkimet, erityisesti IGBT:t, kestävät suhteellisen suuria jännitevaihtelulta vaurioitumatta. On lisäksi huomattava, että välipiirin kondensaattorin 63a pienentäminen on välttämätöntä, jotta sähkömoottorikäyttö on kytkettävissä ilman kontak-toreita kolmivaihesähköverkkoon tai vastaavaan.

5 Kuristinyksikön 7 kuristimet 71, 72, 73 on kytketty Saijaan vaihetuloihin R, S, T. Ne on tarkoitettu erityisesti rajoittamaan syöksyvirtaa. Samalla se on mitoitettu sopivasti välipiirin 63 kondensaattorin 63 a kanssa.

Kuviossa 5 on esitetty vaihtoehtoinen välipiiri 631, jossa kondensaattorin 63a kanssa Saijaan tasasuuntaajan 61 lähtönapojen väliin on jäljestetty kytkin 63b. Kytkimen 10 avulla voidaan edelleen pienentää syöksyvirtaa.

Välipiirin 63 kondensaattorin 63 a arvon pienentäminen tuo mukanaan selviä etuja. Ensiksikin välipiirissä ei käytetä enää suurta elektrolyyttikondensaattoria, jota voidaan pitää kuluvana komponenttina. Sen käyttölämpötila on maksimissaan luokkaa 60 °C, kun taas keksinnön mukaisessa välipiirissä voidaan käyttää esim. paperikon-15 densaattoreita tai vastaavia kuivia kondensaattoreita, joiden käyttölämpötila on esim. luokkaa 90 °C. Lisäksi paperikondensaattorien tai vastaavien kuivien kondensaattorien elinaika on selvästi pidempi; ne eivät kulu käytössä, kuten elektrolyyttikondensaattorit. Lisäksi kondensaattorin 63 a arvon pienentäminen vaikuttaa myös siihen, että sähkömoottorikäytön harmoninen särö pienenee, mikä on positiivinen 20 asia. Momenttijättämä saadaan näin menetellen myös pieneksi. Edelleen etuna on, i ^ että tällöin voidaan käyttää kuristinyksikössä 7 hinnaltaan edullisia kuristimia 7,7, f.

Taajuusmuuttajaan 6 kuuluu vaihtosuuntaajan ohjausyksikkö 64; 64b. Tämän avulla ohjataan ja säädetään vaihtosuuntaajan 62 toimintaa ja edelleen sähkömoottoria 10. 25 Tasasuuntaaja 61 on toteutettu edullisesti ohjattavista puolijohdekytkimistä, kuten IGBT, jolloin sen toimintoja voidaan ohjata tasasuuntaajan ohjausyksiköstä 64; 64a. Tässäkin tapauksessa vaihtosuuntaajalla 62 tuotetaan ohjausyksikön 64; 64b ohjaamana taajuudeltaan säädettävää kolmivaihejännitettä ja -virtaa sähkömoottoria 10 varten siten, että moottorin pyörimisnopeutta saadaan säädettyä nollan ja ennalta 30 määrätyn maksiminopeuden välillä. Vaihtosuuntaajalla 62 valitaan myös vaihejär-jestys eli moottorin pyörimissuunta. Vaihtosuuntaajaa 62 ohjataan normaalitoiminnassa sinänsä tunnetulla tavalla, joten sitä ei käsitellä tässä yhteydessä sen tarkemmin.

112006 7

Vaihtosuuntaajan 62 eräs edullinen toteutusmuoto on esitetty kuviossa 6. Vaihtosuuntaajan 62 kytkentäyksiköt 11 on jäljestetty siltaan eli siltakytkentään aivan kuten edellä esitetyssä tunnetussa vaihtosuuntaajassa. Kaikki siltakytkennän kytkentäyksiköt 11: li1, li2, li3, li4, li5, 116 sisältävätpuolijohdekytkimen 12, edullises-5 ti IGBT-kytkimen. Vaihtosuuntaajan 62 siltakytkentä voidaan jakaa yläsiltaan 62a (positiivisen tasajännitteen syöttöpuoli) ja alasiltaan 62b (negatiivisen tasajännitteen syöttöpuoli).

Keksinnön mukaisessa toisessa säätöyksikössä on lisäkytkin 13; 131, 133, 135, jonka sähkönsyöttö on jäljestetty tapahtumaan turvareleen 9 kautta. Lisäkytkin 13; 13 \ 10 133, 135 on jäljestetty yläsillan 62a kytkentäyksiköihin 11; li1, li3, li5 kunkin puo lijohdekytkimen 12; 121, 123, 125 yhteyteen siten, että kunkin puolijohdekytkimen ohjaussignaali on jäljestetty kulkemaan lisäkytkimen kautta silloin, kun lisäkytkin on johtavassa tilassa. Lisäksi toisessa valvontayksikössä on virranmittausyksikkö 8 sähkömoottorin syöttövirran mittaamiseksi ja virtavalvontayksikkö 14, joka on jär-15 jestetty alasillan 62b kunkin puohjohdekytkimen 12; 122, 124, 126 yhteyteen.

Yläsillan 62a kytkentäyksiköt 11; li1, li3, li3 käsittävät siis lisäkytkimen 13; 131, 133, 135. Alasillan kytkentäyksiköt 11; li2, li4, li6 vuorostaan muodostuvat edullisimmin vain puolijohdekytkimistä 12; 122, 124, 126, kuten IGBT. Lisäkytkimet 13; 131, 133, 135 kussakin yläsillan kytkentäyksikössä 11; li1, li3, IIs on yhdistetty 20 vastaavan puolijohdekytkimen 12; 121, 123, 125 ohjausnapaan eli tässä tapauksessa IGBT-kytkimen kantaan G. Lisäkytkimen 13; 131, 133, 135 jännitteen syöttö on vuorostaan yhdistetty turvareleen 9 kautta sopivaan tasajännitteeseen U.

: Lisäkytkimet 13; 13 , 13 , 13 on jäljestetty toimimaan seuraavasti. Normaalisti li säkytkimet 13 ovat johtavassa tilassa eli ohjausyksiköltä 64; 64b tulevat puolijoh-25 dekytkimien 12 ohjauspulssit pääsevät kulkemaan suoraan kytkentäyksikön 11 tulosta IN (kuvio 7) varsinaisen puolijohdekytkimen ohjausnapaan eli tässä tapauksessa puolijohdekytkimen IGBT kantaan G. Kunkin puolijohdekytkimen 12 ohjauksesta (johtaa/ei johda) riippuu, pääseekö välipiirin 63 tasajännite Uc sen läpi vai ei; puolijohdekytkimet 12; 121, 123, 125 toimivat normaalilla tavalla ohjauspulssien oh-30 jaamana. Turvarele 9 on tällöin jännitteen vetämänä johtavassa tilassa, jolloin kun-kin lisäkytkimen 13; 13 , 13 , 13 toiminta on normaalia eli ne johtavat. Kun turvareleen 9 suojajännite katoaa, se päästää (katkaisee virtapiirin) ja jännitteen U syöttö 1 T f , ( lisäkytkimelle 13; 13 , 13 , 13 katoaa, jolloin ne lakkaavat johtamasta ja virtatie kytkimen läpi katkeaa. Tällöin myöskään ohjausyksiköltä 64; 64b tulevat ohjaus-35 pulssit eivät enää pääse vastaaville puolijohdekytkimille 12; 121, 123, 123 ja virran Ί12006 8 syöttö vaihtosuuntaajan 62 ja vaihejohtimien U, V, W kautta sähkömoottorille 10 keskeytyy.

Sähkömoottorin 10 virransyöttöä kussakin vaiheessa U, V, W tarkkaillaan virran-mittausyksiköllä 8 (ks. kuvio 4). Tähän yksikköön kuuluu mittauselimet 81, 82, 83, 5 jotka on sovitettu kuhunkin vaiheeseen. Viiranmittausyksikkö 8 on yhdistetty ohjausyksikköön 64; 64b. Virranmittausyksikön 8 antamien virtatietojen avulla valvotaan sähkömoottoriin 10 syötettävää virtaa ja sen avulla myös havaitaan luotettavasti, milloin virta on katkaistu.

Ohjausyksikköön 64; 64b kuuluu lisäksi virtavalvontayksikkö 14, joka voi olla 10 esim. ohjelmallisesti toteutettu virta valvontaväline. Vaihtosuuntaajan 62 alasiltaan 62b kuuluvat kytkentäyksiköt 11; li2, li4, 116 on edullisimmin toteutettu yksinkertaisten puolijohdekytkimien 12; 122, 124, 126, kuten IGBT, avulla. Näitä puolijoh-dekytkimiä ohjataan ohjausyksiköstä 64; 64b silloin, kun moottoria 10 ohjataan normaalilla tavalla. Kun virranmittausyksikön 8 avulla havaitaan, ettei moottoriin 10 15 syötetä enää virtaa, virtavalvontayksikkö 14 antaa ohjauspulssit alasillan kytkentä-yksiköille 11; li2, li5, 1l6, jolloin niihin kuuluvat puolijohdekytkimet 12; 122, 125, 126 siirtyvät johtavaan tilaan ja oikosulkevat alasillan 62b. Tämän ansiosta pyörivää sähkömoottoria 10 aletaan dynaamisesti jarruttaa ja se pysähtyy nopeasti.

Kuviossa 7 on esitetty eräs edullinen yläsillan 64a kytkentäyksikön 11; li1, 113, li5 20 toteutusmuoto. Lisäkytkin 13; 131, 133, 135 on tällöin toteutettu yksinkertaisesti kytkintransistorin 13a avulla. Toimintajännite U on kytketty turvareleen 9 kautta li-säkytkimenl3 kytkintransistorin 13a yli. Ohjauspulssi on päästettävissä ohjausyksiköltä 64; 64b puolijohdekytkimen 12 ohjausnapaan jännitteen U vallitessa.

Kytkintransistorin 13a emitteri E on kytketty turvareleen 9 kautta jännitteeseen U. 25 Kollektori C on yhdistetty vastusketjun kautta maahan. Transistorin 131 kannalle B tuodaan puolijohdekytkimen 12, kuten IGBT, ohjauspulssi ohjausyksiköltä 64; 64b. Transistorin kollektorilta C ohjauspulssi välitetään vääristymättömänä edelleen puolijohdekytkimen 12 ohjausnapaan G. Näin tapahtuu, kun turvarele 9 on jännitteelli-nen ja sen kytkentäyksikkö on vetäneenä, jolloin jännite U pääsee esteettä transisto-30 rin 131 emitterille E. Kun turvarele 9 toimii ja päästää, jännitteen U kulku katkeaa transistorille 131 , jolloin transistori siirtyy johtamattomaan tilaan eivätkä ohjaus-pulssit enää pääse sen kannalta B kollektorille C eivätkä myöskään puolijohdekytkimen 12 ohjausnapaan G.

112006 9

Vaihtosuuntaaja 62, kuvio 6, on vaihtoehtoisesti toteutettavissa siten, että alasilta 62b on rakenteeltaan samanlainen kuin yläsilta 62a. Tällöin lisäkytkin 13 on jätetty kaikkiin vaihtosuuntaajan 62 kytkentäyksiköihin 11. Kaikkien lisäkytkimien 13 sähkönsyöttö on jäljestetty tapahtumaan turvareleen 9 kautta. Kunkin kytkentäyksi-5 kön 11 puolijohdekytkimen 12 ohjaussignaali on järjestetty kulkemaan lisäkytkimen kautta silloin, kun lisäkytkin 13 on johtavassa tilassa eli silloin, kun lisäkytkimeen 13 on turvareleen 9 kautta syötetty jännite U. Kun turvareleen 9 suojajännite katoaa, kaikki lisäkytkimet 13 lakkaavat johtamasta eikä ohjauspulsseja pääse millekään puolijohdekytkimelle 12 ja virransyöttö sähkömoottorille 10 keskeytyy. Virranmit-10 tausyksikköä 8 käytetään myös tässä jäijestelyssä varmistamaan ennen kaikkea sähkömoottorin syöttövirran puuttuminen tai olemassaolo. Tämä jäijestely ei kuitenkaan ole niin edullinen kuin kuvion 6 sovellusesimerkki, koska mahdollisuus dynaamiseen jarruttamiseen menetetään.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyä sovellusesimerkkiä koskevaksi, vaan 15 monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (4)

112006 ίο

1. Sähkömoottorikäyttö vaihtovirtasähkömoottorin (1; 10) käyttämiseksi, joka sähkömoottorikäyttö käsittää taajuusmuuttajan (2; 6) moottorin säätämiseksi, johon taajuusmuuttajaan (2; 6) kuuluu tasasuuntaaja (21; 61) ja vaihtosuuntaaja (22; 62), 5 joka on toteutettu siltaan järjestetyin puolijohdekytkimin (3; 13), suuntaajien välissä välipiiri (23; 63; 631), jossa on kondensaattori (23a; 63a), sekä kuristinyksikkö (7), joka on järjestetty taajuusmuuttajan (6) ja samalla tasasuuntaajan tuloon, johon kuuluvat kuristimet (71, 72; 71) on järjestetty kuhunkin vaiheeseen (R, S, T), tunnettu siitä, että sähkömoottorikäyttö käsittää lisäksi kaksi säätöyksikköä, joista ensimmäi-10 sessäon: - mainittu kuristinyksikkö (7) ja - välipiiri (63), jonka kondensaattori (63a) on arvoltaan pieni, luokkaa 50 pF, ja toisessa on: - lisäkytkin (13; 131, 131; 132), jonka sähkön syöttö on jäljestetty tapahtumaan tur-15 vareleen (9) kautta ja joka on järjestetty vaihtosuuntaajan (62) yläsillan (62a) kunkin puolijohdekytkimen (12; 121, 121; 122) yhteyteen siten, että kunkin puolijohde-kytkimen ohjaussignaali on järjestetty kulkemaan lisäkytkimen kautta silloin, kun se on johtavassa tilassa; - virranmittausyksikkö (8) sähkömoottorin syöttövirran tarkkailemiseksi ja/tai mit-20 taamiseksi; ja - virtavalvontayksikkö (14), joka on järjestetty vaihtosuuntaajan (62) alasillan (62b) kunkin puolijohdekytkimen (12; 122, 123; 126) yhteyteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sähkömoottorikäyttö, tunnettu siitä, että lisäkytkin (13) käsittää kytkintransistorin (13a), jonka yli toimintajännite (U) on 25 kytketty turvareleen (9) kautta ja jonka läpi ohjauspulssi ohjausyksiköltä (64; 64b) puolijohdekytkimen (12), kuten IGBT:n, ohjausnapaan (G) on päästettävissä jännitteen (U) vallitessa. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen sähkömoottorikäyttö, tunnettu siitä, 2 30 kanssa sarjaan. 3 että välipiirissä (631) on kytkin (63b), joka on järjestetty kondensaattorin (63a) 112006 π

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen sähkömoottorikäyttö, tunnettu siitä, että kondensaattori (63a) on paperi-, muovi- tai vastaava kuiva kondensaattori.