Устройство для защиты электродвигателей лифта от перегрузок и анормальных состояний

 

Изобретение относится к технике защиты приводных электродвигателей лифтов от тепловых перегрузок и нештатных режимов работы. Устройство включает блок управления электродвигателем лебедки с блоком включения на высокую скорость и узлом перехода на малую скорость, а также реле времени, соединенное через усилитель мощности с исполнительным элементом. В устройство введены блок управления электродвигателем дверей кабины лифта, схема совпадений и блок точной остановки. Реле времени выполнено с перестраиваемой выдержкой. При работе контролируются времена включенного состояния электродвигателя лебедки лифта на малых и высоких скоростях, а также время включенного состояния электродвигателя дверей кабины лифта. В случае превышения одним из контролируемых времен заданного значения отключается схема управления лифтом. Устройство обладает расширенными функциональными возможностями и обеспечивает защиту электродвигателя лебедки лифта на высокой скорости и электродвигателя дверей кабины лифта. Осуществляется защита электродвигателей лифта при понижении напряжения питания и при механической перегрузке. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к устройствам защиты приводных электродвигателей лифтов от тепловых перегрузок и ряда нештатных режимов работы, и может быть использовано для лифтов, оборудованных как односкоростными, так и двухскоростными асинхронными электродвигателями, а также приводами с двигателями постоянного тока.

Известны устройства защиты электродвигателей лифта от перегрузок и анормальных состояний по а.с. 1320159, а.с. 1074795, по которым о возможности возникновения перегрузок двигателей в анормальных состояниях судят по информации о напряжении в нулевых точках трансформатора и звезды обмотки статора электродвигателя или по сигналу с встроенного в двигатель термодатчика.

Недостатки известных устройств заключаются в их недостаточной универсальности, в частности они не обеспечивают защиты электроприводов лифта при понижении напряжения, механической перегрузке кабины и др.

В качестве прототипа выбрано устройство по а.с. 1212909. Устройство содержит блок управления электродвигателем лебедки, включающий узел перехода на малую скорость, а также реле времени, подключенное к одному из аппаратов устройства. Выход реле времени подключен к блоку управления электродвигателем лебедки. В устройстве-прототипе измеряют время работы электродвигателя на малой скорости и в случае превышения им заданного значения отключают схему управления лифтом.

Основным недостатком устройства-прототипа является то, что не обеспечивается защита электродвигателя лебедки в процессе движения на высокой скорости, например, при перегрузках, возникающих в результате обрыва фазы, при заклинивании кабины или противовеса и др. Кроме того, известное устройство не обеспечивают защиты электродвигателя привода дверей кабины лифта в нештатных (анормальных) ситуациях.

В заявляемом устройстве для защиты электродвигателей лифта от перегрузок и анормальных состояний, включающем блок управления электродвигателем лебедки, содержащим блок включения на высокую скорость и узел перехода на малую скорость, реле времени, выход которого соединен через усилитель мощности с исполнительным элементом, введены блок управления электродвигателем кабины лифта, схема совпадений и блок точной остановки, при этом реле времени выполнено с перестраиваемой выдержкой времени, его первый, второй и третий входы настройки выдержки времени соединены соответственно с выходом блока включения на высокую скорость, первым выходом блока перехода на малую скорость и первым выходом блока управления электродвигателем кабины, пятый вход потенциального сброса реле времени соединен через схему совпадений с выходом блока управления электродвигателем лебедки и вторым выходом блока управления электродвигателем дверей кабины, а четвертый и шестой входы импульсного сброса реле времени подключены к второму выходу узла перехода на малую скорость и блоку точной остановки.

В заявляемом устройстве защиты электродвигателей лифта контролируются времена включенного состояния электродвигателя лебедки лифта на малой и высоких скоростях, а также время включенного состояния электродвигателя привода дверей кабины лифта. В случае превышения одного из контролируемых времен заданных значений отключается схема управления лифтом. Благодаря указанному алгоритму защиты электродвигателей лифта заявляемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает защиту электродвигателя лебедки лифта на высокой скорости, а также защиту электродвигателя привода дверей кабины лифта. Кроме этого, заявляемое устройство обеспечивает защиту электродвигателей лифта при понижении напряжения питания, при механической перегрузке и т.д.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемое устройство защиты электродвигателей лифта от перегрузок и анормальных состояний содержит новые блоки и связи, благодаря которым заявляемое устройство обладает дополнительными положительными свойствами.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". На чертежах показано: фиг.1 - блок-схема устройства; фиг.2 - схема, поясняющая конкретную реализацию блоков устройства.

Устройство (фиг.1) защиты электродвигателей лифта от перегрузок содержит блок 1 управления электродвигателем лебедки, содержащий блок 2 включения двигателя лебедки на высокую скорость и узел 3 перехода на малую скорость, а также блок 4 управления электродвигателем кабины лифта, реле времени 5 с перестраиваемыми выдержками времени, схему совпадений 6, блок 7 точной остановки, усилитель мощности 8, исполнительный элемент 9.

При этом первый, второй и третий входы перестройки выдержки времени реле времени 5 соединены соответственно с выходом блока 2 включения на высокую скорость, первым выходом узла 3 перехода на малую скорость и первым выходом блока 4 управления электродвигателем кабины лифта. Пятый вход потенциального сброса реле времени 5 через схему совпадений 6 соединен с выходом блока 1 управления электродвигателем лебедки и вторым выходом блока 4 управления электродвигателем дверей кабины. Четвертый и шестой входы импульсного сброса реле времени 5 подключены соответственно ко второму выходу узла 3 перехода на малую скорость и блоку 7 точной остановки. Выход реле времени 5 через усилитель мощности 8 соединен с исполнительным элементом 9.

Устройство защиты электродвигателей лифта от перегрузок работает следующим образом.

Если кабина лифта находится на этаже и двери кабины закрыты, со второго выхода блока 4 управления электродвигателем дверей кабины и выхода блока 1 управления электродвигателем лебедки через схему совпадений 6 на пятый вход реле времени 5 постоянно поступает сигнал сброса. Реле времени 5 находится в "обнуленном" состоянии.

В момент начала движения кабины лифта с блока 2 включения на высокую скорость на первый вход реле времени 5 поступает сигнал, обеспечивающий первое значение уставки реле времени 5 (первая уставка времени выбирается с запасом относительно времени движения кабины между этажами в штатной ситуации). Одновременно блоком 1 управления электродвигателем лебедки через схему совпадения 6 снимается сигнал сброса с пятого входа реле времени 5. При этом реле времени 5 начинает отсчет времени.

В процессе движения кабины лифта при прохождении очередного этажа с блока 7 точной остановки на шестой вход реле времени 5 поступает импульсный сигнал сброса. Таким образом контролируется длительность прохождения кабиной лифта межэтажного расстояния. В штатном режиме контролируемое время меньше первого значения уставки реле времени 5 и происходит периодическое "обнуление" последнего, т.е. реле времени 5 не успевает срабатывать и схема управления лифтом работает в нормальном режиме.

При подходе к заданному этажу и переключении двигателя на малую скорость с первого выхода узла 3 перехода на малую скорость на второй вход реле времени 5 поступает сигнал, обеспечивающий второе значение уставки реле времени 5 (второе значение уставки выбирается с запасом по отношению к времени движения кабины на пониженной скорости в штатной ситуации). Одновременно со второго выхода узла 3 перехода на малую скорость поступает импульсный обнуляющий сигнал на четвертый вход реле времени 5.

В результате с момента перехода двигателя на малую скорость начинается отсчет времени движения на пониженной скорости. В штатном режиме контролируемое время не превышает второго значения уставки реле времени 5, последнее не успевает срабатывать и схема управления лифтом работает в нормальном режиме.

В нештатных ситуациях при движении на высокой или пониженной скорости длительность контролируемого временного интервала превышает уставку реле времени 5, последнее срабатывает и через усилитель мощности 8 выдает сигнал на исполнительный элемент 9, который отключает схему управления лифтом. Причем нештатные ситуации, приводящие к перегрузке электродвигателя лебедки, могут быть вызваны различными причинами, в частности механической перегрузкой, снижением питающего напряжения исчезновением одной из фаз питающего напряжения и др. Эти факторы приводят к снижению скорости вращения электродвигателя и увеличению времени движения кабины. Аналогично происходит отключение схемы управления при посадке кабины на ловители и при переходе кабиной крайних остановок.

Защита электродвигателя привода дверей кабины работает следующим образом. Если кабина находится на этаже и от блока 4 управления электродвигателем дверей кабины поступает сигнал на открывание или закрывание дверей, то с первого выхода этого блока на третий вход реле времени 5 подается сигнал, обеспечивающий третье значение уставки реле времени 5 (время третьей уставки выбирается с запасом по отношению к времени открывания (закрывания) дверей кабины в штатной ситуации). Одновременно со второго выхода блока 4 управления электродвигателем дверей кабины через схему совпадений 6 снимается обнуляющий сигнал с пятого обнуляющего входа реле времени 5. Начинается отсчет времени.

В штатном режиме контролируемый интервал времени работы двигателя на открывание (закрывание) дверей меньше третьего значения уставки реле времени 5 и после открывания (закрывания) дверей со второго выхода блока 4 управления электродвигателем дверей кабины через схему совпадений 6 поступает "обнуляющий" сигнал на пятый вход реле времени 5. При этом схема управления лифтом работает в нормальном режиме.

При нештатных ситуациях, например заклинивании дверей, пониженном напряжении питания и др., длительность контролируемого интервала времени превышает значение третьей уставки реле времени 5 и происходит его срабатывание. В результате через усилитель мощности 8 выдается сигнал на исполнительный элемент 9 и происходит отключение схемы управления лифтом.

Таким образом, устройство обеспечивает защиту электродвигателей лебедки и дверей кабины как при перегрузках, обусловленных различными причинами, так и в ряде анормальных состояний.

Реализацию отдельных блоков устройства поясняет фиг. 2.

Блок точной остановки 7, блок 4 управления электродвигателем дверей кабины, блок 1 управления электродвигателем лебедки, блок 2 включения на высокую скорость и блок 3 перехода на малую скорость содержат соответственно резисторы 10-14, а также размыкающие контакты 15 - реле точного останова, 16 и 17 - реле открывания и закрывания дверей кабины, 18 - реле движения, 19 - реле включения на высокую скорость, 20 - реле переключения на малую скорость и, кроме того, формирователи 21-25. На резисторы 10-14 подается напряжение питания U_n. На выходе формирователей 21-25, обеспечивающих помехозащищенность устройства, появляются сигналы логического нуля (лог. 0) при замкнутых контактах 15-20 и логической единицы (лог. 1) - при разомкнутых.

Схема совпадений 6 выполнена на логической схеме 26 "ИЛИ-НЕ". На выходе элемента "ИЛИ-НЕ" формируется сигнал лог. 1 только тогда, когда на его оба входа подаются сигналы лог. 0.

Реле времени 5 содержит генератор импульсов 27, счетчик импульсов 28, дешифратор 29, логические схемы "И" 30-32 и "ИЛИ" 33-34, дифференцирующие элементы 35-36. Первый, второй и третий входы реле времени 5 являются входами перестройки выдержки времени. Четвертый и шестой входы реле времени 5 являются входами импульсного, а пятый вход - входом потенциального сброса реле времени 5.

Реле времени 5 работает следующим образом.

Основным элементом реле времени 5 является счетчик импульсов 28, у которого предусмотрено два режима работы - "обнуление" и "счет".

Выход логической схемы "ИЛИ" 34 подключен к входу "сброс" счетчика импульсов 28. "Обнуление" счетчика происходит в моменты формирования импульсного или потенциального сигнала лог. 1 на выходе логической схемы "ИЛИ" 34 (в первом случае счетчик "обнуляется" на коротком интервале времени, а во втором - постоянно удерживается в "обнуленном" состоянии). Импульсный сигнал лог. 1 формируется с помощью дифференцирующих элементов 35-36 и логического элемента "ИЛИ" 34 в момент формирования фронтов импульсов (переход сигнала лог. 0 - лог. 1) на четвертом или шестом входах реле времени 5. Потенциальный сигнал лог. 1 формируется логической схемой "ИЛИ" 26 и подается на пятый вход реле времени 5.

При отсутствии сигнала лог. 1 на выходе логической схемы "ИЛИ" 34 счетчик импульсов 28 переходит в режим "счета", а реле времени 5 начинает отсчет времени. Содержимое счетчика импульсов 28 увеличивается на единицу при формировании очередного импульса генератором импульсов 27. Дешифратор 29 преобразует выходной код счетчика импульсов в унитарный код. В любой момент времени сигнал лог. 1 формируется только на одном из выходов дешифратора, номер которого определяется выходным кодом счетчика. Интервал времени Т с момента начала счета равен: Т=τ•n, где τ - период, заданный генератором импульсов; n - номер выхода дешифратора.

К выходу дешифратора 29, соответствующего первой уставке времени, подключена логическая схема "И" 31. К выходу дешифратора 29, соответствующего второй уставке времени, подключена логическая схема "И" 32. К выходу дешифратора 29, соответствующего третьей уставке времени, подключена логическая схема "И" 30. Вторые входы логических схем "И" 31, 32 и 30 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами перестройки времени реле времени 5. В случае подачи на первый, второй или третий входы реле времени 5 сигнала лог. 1 по прошествии соответственно первого, второго или третьего заданного временного интервала на выходе логической схемы "ИЛИ" 33 формируется сигнал лог. 1, инициирующий отключение схемы управления лифтом. Во всех других случаях на выходе логической схемы "ИЛИ" 33 формируется сигнал лог. 0.

Взаимодействие блоков, показанных на фиг. 2, осуществляется следующим образом.

Если кабина лифта находится на этаже и двери кабины закрыты, то контакты 15-20 замкнуты, а выходные сигналы всех формирователей 21-25 имеют уровень лог. 0. При этом на первый, второй и третий входы перестройки выдержки времени реле времени 5 и на входы логической схемы "ИЛИ-НЕ" 26 подаются сигналы лог.0. В этом случае на пятый вход потенциального сброса реле времени 5 подается сигнал лог. 1 и, следовательно, реле времени находится в "обнуленном" состоянии, а его выходной сигнал имеет уровень лог. 0.

В момент начала движения кабины контакты 18 и 19 соответственно реле движения и реле включения на высокую скорость размыкаются и остаются в этом состоянии при движении кабины на высокой скорости. При этом на выходах формирователей 23-24 появляются сигналы лог. 1, а на выходе логической схемы "ИЛИ-НЕ" 26 - лог. 0. В этом случае реле времени начинает отсчет времени, а выдержка времени соответствует первому значению уставки времени.

В штатном режиме при прохождении очередного этажа контакт 15 реле точного останова кратковременно размыкается раньше окончания выдержки реле времени 5. Размыкание контакта приводит к формированию фронта импульса на шестом входе реле времени 5 и, следовательно, к его сбросу. При этом на выходе реле времени 5 постоянно присутствует сигнал лог. 0.

В нештатной ситуации контакт 15 реле точного останова размыкается позже окончания выдержки реле времени 5, что приводит к появлению сигнала лог. 1 на выходе реле времени 5 и, следовательно, к выключению схемы управления лифтом.

При подходе к заданному этажу контакт 19 реле включения двигателя на высокую скорость замыкается, контакт 20 реле переключения двигателя на малую скорость размыкается, а контакт 18 реле движения остается в разомкнутом состоянии. Это приводит к формированию сигнала лог. 0 на выходе формирователя 24 и сигнала лог. 1 на выходе формирователя 25. В этом случае реле времени 5 сбрасывается фронтом импульса на четвертом входе и начинает отсчет времени, а выдержка времени соответствует второму значению уставки времени.

В штатном режиме контакт реле точного останова 15 размыкается раньше окончания выдержки реле времени 5. Размыкание контакта приводит к формированию фронта импульса на шестом входе реле времени 5 и, следовательно, к его сбросу. При этом на выходе реле времени постоянно присутствует сигнал лог. 0.

В нештатной ситуации контакт реле точного останова 15 размыкается позже окончания выдержки реле времени 5, что приводит к появлению сигнала лог. 1 на выходе реле времени и, следовательно, к выключению схемы управления лифтом.

При остановленной кабине и открывании (закрывании) дверей размыкается контакт 16 (контакт 17) реле открывания (закрывания) дверей, а контакты 15, 18-20 замкнуты. Это приводит к формированию сигнала лог. 1 на выходе формирователя 22. При этом реле времени 5 начинает отсчет времени, а выдержка времени соответствует третьему значению уставки времени.

В штатном режиме контакт 16 (контакт 17) реле открывания (закрывания) дверей замыкается раньше окончания выдержки реле времени 5, что приводит к формированию сигнала лог. 1 на входе логической схемы "ИЛИ-НЕ" 26 и, следовательно, к сбросу реле времени 5. При этом на выходе реле времени постоянно присутствует сигнал лог.0.

В нештатной ситуации контакт 16 (контакт 17) реле открывания (закрывания) дверей замыкается позже окончания выдержки реле времени 5, что приводит к появлению сигнала лог. 1 на выходе реле времени и, следовательно, к выключению схемы управления лифтом.

Формирователи 21-25 реализованы на микросхемах К249ЛП1, К561ЛН2 и RC - фильтрах, логические схемы "ИЛИ-НЕ" 26, "ИЛИ" 33-34, "И" 30-32 на - микросхемах К561ЛЕ10 и К561ЛА9, счетчик и дешифратор 28 и 29 - на микросхемах К561ИЕ8. Дифференцирующие элементы 35 и 36 реализованы на RC-цепях, а генератор импульсов 27 содержит RC - генератор на логической микросхеме К561ЛА9 и делитель частоты на микросхемах К561ИЕ8.

Формула изобретения

Устройство для защиты электродвигателей лифта от перегрузок и анормальных состояний, включающее блок управления электродвигателем лебедки, содержащий блок включения на высокую скорость и узел перехода на малую скорость, реле времени, выход которого соединен через усилитель мощности с исполнительным элементом, отличающееся тем, что в него введены блок управления электродвигателем дверей кабины лифта, схема совпадений и блок точной остановки, при этом реле времени выполнено с перестраиваемой выдержкой времени, его первый, второй и третий входы настройки выдержки времени соединены, соответственно, с выходом блока включения на высокую скорость, первым выходом блока перехода на малую скорость и первым выходом блока управления электродвигателем дверей кабины, вход потенциального сброса реле времени соединен через схему совпадений с блоком управления электродвигателем лебедки и вторым выходом блока управления электродвигателем дверей кабины, а входы импульсного сброса реле времени подключены к второму выходу узла перехода на малую скорость и выходу блока точной остановки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2