ITTO930193A1 - Dispositivo di emergenza per elevatori - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di emergenza per elevatori".

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo livellatore di emergenza per elevatori a fune e simili, azionati da un motore elettrica asincrono normalmente alimentato con energia fornita da una rete in corrente alternata.

Pi? specificamente l'invenzione ha per oggetto un dispositivo livellatore di emergenza comprendente

- almeno una batteria di accumulatori ,

- un inverter inseribile fra tale batteria e detto motore quando viene meno l'alimentazione normale del motore mentre la cabina dell'elevatore si trova fra due piani di fermata, ed atto ad erogare al motore una tensione od un sistema di tensioni alternate generate a partire dalla tensione continua fornita dalla batteria, onde consentire l'azionamento di detto motore a bassa velocit? per riportare la cabina dell'elevatore ad uno di detti piani, e

? mezzi circuitali di controllo atti ad attivare ed a controllare il funzionamento dell'inverter.

Un dispositivo livellatore di emergenza di tale tipo ? descritta ad esempio nel brevetto inglese GB-B-2 017 346.

Lo scopo della presente invenzione 6 di realizzare un dispositivo livellatore di emergenza per elevatori con prestazioni migliorate, in particolare per quanto riguarda i suoi tempi di risposta e l'affidabilit? del suo funzionamento.

Tale scopo viene realizzato secondo l'invenzione mediante un dispositivo livellatore di emergenza del tipo sopra specificato, caratterizzato dal fatto che i suddetti mezzi circuitali di controllo comprendono

? mezzi rilevatori atti a fornire un segnale elettrico indicativo dell'intensit? della corrente assorbita dal motore nella condizione attivata dell 'inverter; detto segnale presentando almeno una porzione la cui pendenza ? indicativa della condizione di carico del motore dell'elevatore; e

? mezzi circuitali di elaborazione, collegati a detti mezzi rilevatori ed atti a generare segnali di informazione, indicativi della pendenza di detta porzione di tale segnale elettrico, ed a confrontare tali segnali di informazione con valori o segnali di riferimento predeterminati, e ad inviare all 'inverter segnali di pilotaggio suscettibili di determinare l'eventuale inversione del senso di rotazione del motore in funzione dell'esito del suddetto confronto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, fornita a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, nei quali :

- la figura 1 ? uno schema elettrico, in parte a blocchi, di un dispositivo livellatore di emergenza per elevatori secondo l'invenzione,

- la figura 2 ? una serie di diagrammi che mostrano l'andamento, in funzione del tempo, di alcuni segnali generati nel funzionamento in un dispositivo secondo l'invenzione, e

- la figura 3 ? un diagramma che mostra, in funzione del tempo riportato,in ascissa, alcuni andamenti tipici di una porzione di un segnale generato nel funzionamento in un dispositivo secondo l'invenzione, al variare delle condizioni di carico del motore dell'elevatore.

Nella figura 1 ? mostrato un dispositivo livellatore di emergenza, complessivamente indicato con 1, per un impianto elevatore a fune complessivamente indicato con 2.

L'impianto 2 comprende, in modo per s? noto, una cabina 3 connessa ad un'estremit? di una fune 4, all'altra estremit? della quale ? connesso un contrappeso 5. Il movimento della cabina 3 ? comandato tramite un argano 6 azionato in rotazione mediante un motore elettrico asincrono M, generalmente di tipo trifase. Con 7 ? indicato un dispositivo di freno, atto a bloccare (ad esempio) l 'argano 6 e dunque ad arrestare il movimento della cabina 3.

Il motore M ? normalmente alimentato con energia elettrica fornita dalla rete in corrente alternata

Il dispositivo livellatore di emergenza 1 comprende (almeno) una batteria di accumulatori B alla quale, in modo per s? noto e non illustrato, ? convenientemente collegato un carica-batteria alimentato dalla rete.

Il dispositivo livellatore di emergenza 1 comprende inoltre un inverter I che nella realizzazione illustrata nella figura 1 ? di tipo trifase e comprende 6 transistori T1 a T6 disposti in tre rami.circuitali paralleli. L'inverter I pu? peraltro essere realizzato secondo altre configurazioni circuitali per s? note.

I nodi X, Y e Z di giunzione delle coppie di transistori T1-T4, T2-T3 e T3-T6 rappresentano le uscite dell'inverter 1.

Le-basi dei transistori T1 a T6 rappresentano gli ingressi di tale inverter, e sono collegati ad un'unit? elettronica di controllo complessivamente indicata con ECU. Convenientemente tale unit? ? realizzata con l'impiego di un microprocessore ed associati circuiti di memoria.

Nella realizzazione illustrata nella figura 1 l'inverter 1 ? disposto fra la batteria B e un primo terminale r di un resistore R, l'altro terminale del .quale ? collegato alla massa. Il terminale r del resistore R ? collegato ad un corrispondente ingresso dell'unit? di controllo ECU.

Detta unit? ? inoltre collegata o collegabile al dispositivo di freno 7.

Convenientemente, sebbene non necessariamente, all'unit? ECU ? inoltre collegato un dispositivo di impostazione 8 atto a consentire l'impostazione manuale della frequenza di pilotaggio dell'inverter I.

Come si ? detto in precedenza, nel normale funzionamento il motore M dell'impianto elevatore 2 ? alimentato con energia elettrica fornita dalla rete in corrente alternata. In tale condizione il dispositivo livellatore di emergenza 1 ? disattivato.

Se la normale alimentazione del motore M dell'impianto elevatore 2 viene meno mentre la cabina 3 si trova fra due piani di fermata. il dispositivo livellatore di emergenza 1 entra in funzione. L'unit? elettronica di controllo ECU invia alle due terne di ingressi dell'inverter I rispettive terne di segnali ad onda quadra sfasati di 120?. Nella figura 2 con S1, S2 e S3 sono indicati andamenti illustrativi dei segnali di pilotaggio applicati alle basi dei transistori T1, T2 e T3 dell'inverter I. Ai transitori TA, T5 e T6 vengono applicati corrispondenti segnali complementari .

La frequenza dei segnali di pilotaggio applicati agli ingressi dell'inverter 1, selezionata con dispositivo di impostazione 8, ? in genere piuttosto bassa, dell'ordine di qualche Hz.

Ne consegue che alle uscite X, Y e Z dell'in? verter 1 viene prodotto un sistema trifase di tensioni di basso voltaggio e bassa frequenza, che nell'emergenza viene applicato alle fasi del motore elettrico M dell'impianto elevatore 2, in modo tale da provocarne, previa disattivazione del freno 7 da parte dell'unit? ECU, l'azionamento in rotazione a bassa velocit? in un verso iniziale prefissato.

Nel funzionamento dell'inverter , nel resistore R fluisce una corrente IR, il cui andamento ? qualitativamente illustrato nel grafico inferiore della figura 2. Come mostra tale grafico, l'andamento della corrente IR ? sostanzialmente periodico, con una frequenza pari a 6 volte la frequenza dei segnali di pilotaggio applicati agli ingressi dell' inverter 1.

In ogni ciclo o periodo la corrente IR presenta un andamento caratterist ico di crescita, con una costante di tempo che dipende essenzialmente dalla resistenza e dall'induttanza degli avvolgimenti del motore M e dalla resistenza del resistore R.

La presente invenzione ? basata sostanzialmente sull'osservazione del fatto che la pendenza della parte ascendente della forma d'onda presentata ad ogni periodo da tale corrente 6 indicativa della condizione istantanea di carico del motore M.

Con riferimento alla figura 3, che mostra diversi possibili andamenti della forma d'onda di detta corrente in un generico periodo, si ? in particolare osservato quanto segue.

Quando il rotore del motore M ? bloccato (freno 7 inserito), la suddetta corrente presenta un andamento caratteristi co, ad esempio quello indicato con nella figura 3.

Se il rotore del motore M ? libero (freno 7 disinserito) la suddetta corrente presenta, nel periodo, un andamento diverso dal precedente ed indicativo della condizione di carico del motore. Cib vale in particolare negli ultimi due terzi deiperiodo in quanto nella parte iniziale del periodo detto andamento pub essere sensibilmente influenzato (ad esempio) dai tempi di commutazione degli switch dell'inverter 1.

Si ? in particolare osservato che la pendenza della forma d'onda della corrente dopo la parte iniziale del periodo ? univocamente carrelabile alla condizione di carico del motore.

Nella figura 3 con si ? indicata la pendenza della corrente dopo circa un terzo del periodo, corrisp?ndente alla condizione di rotore del motore M bloccato.

Se il rotore del motore ? libero (freno 7 rilasciato) ma lo squilibrio (nel senso di rotazione corrente) fra il peso della cabina ed il contrappeso ? tale per cui il motore viene di fatto trascinato dal carico, e dunque funge da freno o generatore, la suddetta corrente assume un andamento del tipo indicato con nella figura 3, con una pendenza (dopo circa un terzo del periodo) inferiore ad L'osservazione di una pendenza (dopo circa un terzo del periodo) inferiore a ? dunque indicativa di una situazione di pericolo in quanto il carico sta di fatto sopraffacendo il motore.

Se invece il rotore del motore ? libero e le condizioni di carico sono tali per cui esso opera effettivamente come motore, la suddetta corrente presenta un andamento dei tipi indicati con e

con pendenze (sempre dopo ad esempio circa un terzo del periodo) maggiori di

In particolare, pi? ? piccolo il carico che deve vincere il motore M, pi? elevata ? detta pendenza

Inoltre, quando il peso della cabina equilibra esattamente il peso del contrappeso, l'andamento della corrente, indicato con nella figura 3, presenta una pendenza ben precisa.

Nell'esempio della figura 3 la pendenza

? minore di mentre ? maggiore di e corrispondentemente la curva

corrisponde ad una condizione in cui il carico che deve essere vinto dal motore M ? maggiore di quello corrispondente alla curva Pertanto, se in un certo periodo la curva della corrente presenta un andamento con pendenza minore di ci? significa che sarebbe pi? conveniente, dal punto di vista energetico, far ruotare il motore M in senso inverso a quello corrente.

A fronte di tali osservazioni, nel dispositivo livellatore di emergenza secondo l'invenzione l'unit? elettronica di controllo ECU ? predisposta per rilevare, attraverso la caduta di tensione sul resistore R, l'andamento, e in particolare la pendenza (preferibilmente dopo la parte iniziale del periodo) della corrente L'acquisizione del valore della pendenza pu? essere realizzata attraverso il campionamento, in almeno due successivi prefissati istanti nel periodo, dell'ampiezza della corrente, quindi calcolando il rapporto fra le differenze sussistenti fra tali ampiezze e l'intervallo di tempo che separa gli istanti di campionamento. Naturalmente altri metodi possono essere attuati per la determinazione di detta pendenza, che in definitiva corrisponde ad un rapporto incrementale od alla derivata della corrente.

L'unit? elettronica di controllo ECU pu? essere predisposta per attuare quindi diverse modalit? operative.

In un primo modo l'unit? ECU pub essere predisposta per rilevare, all'inizio del funzionamento in emergenza, la pendenza della corrente mentre il freno 7 ? ancora inserito, e dunque il rotore del motore M ? bloccato. Tale valore della pendenza corrisponde dunque all'angolo

di cui si ? detto in precedenza.

L'.iinit? ECU consente quindi il rilascio del freno 7 e determina il nuovo valore assunto dalla pendenza della corrente Se tale valore di pendenza ? inferiore a quello osservato con il freno inserito, ci? significa che il carico sta sopraffacendo il motore M, e pertanto l'unit? ECU provvede a pilotare l 'inverter 1 in modo tale da causare l'inversione del senso di rotazione del mot?re.

In alternativa al modo di procedere ora de? scritta, il valore di pendenza della corrente

pu? essere determinato una prima volta ad esempio all'atto dell'installazione dell'impianto elevatore o del dispositivo livellatore automatico di emergenza, e quindi immagazzinato nei dispositivi di memoria associati all'unit? ECU. Se sono previste diverse possibili frequenze di pilotaggio iniziale dell'inverter I, tale operazione pu? essere preventivamente effettuata per ciascuna di tali frequenze .

Al sopravvenire di un'emergenza, l'unit? ECU non ha pi? in questo caso necessit? di rilevare la pendenza della corrente a motore M bloccato.

L'unit? ECU pu? essere inoltre predisposta per confrontare la pendenza della corrente rilevata con il valore di pendenza corrispondente alla condizione di equilibrio fra la cabina ed il contrappeso, per determinare eventualmente l'inversione del senso di rotazione del motore, se da tale confronto risulta che il verso di rotazione iniziale non ? quello energeticamente pi? favorevole. Il valore della pendenza deve essere precedentemente determinato, ad esempio all'atto dell'installazione del dispositivo livellatore di emergenza, ed immagazzinato nei dispositivi di memoria dell'unit? di controllo ECU.

In alternativa ai modi sopra descritti, l'unit? di controllo ECU pu? essere programmata per operare nel modo seguente.

All'inizio di un intervento di emergenza tale unit? determina la rotazione del motore M in un verso prefissato e misura la pendenza della corrente IR (ovviamente in condizioni di freno rilasciato). L'unit? comanda quindi l'inversione del senso di rotazione del motore M e misura la pendenza presentata dalla corrente in questa situazione. Se il secondo valore di pendenza misurato ? inferiore al precedente, l'unit? ECU determina una nuova e definitiva inversione del senso di rotazione del motore M.

Quale che sia la strategia di controllo iniziale attuata dall'unit? ECU, detta unit? pu? essere inoltre convenientemente predisposta per rilevare, nel senso di rotazione definitivo del motore, i valori successivamente assunti dalla pendenza della suddetta corrente, e per confrontare ogni valore di pendenza acquisito con almeno un valore di pendenza acquisito in precedenza e controllare quindi la. velocit? di rotazione del motore in funzione dell'esito di tale confronto. La velocit? di rotazione del motore pub essere controllata mediante una variazione della frequenza di pilotaggio dell'inverter e/o eventuali azionamenti del dispositivo di freno 7.

Se, come si ? detto in precedenza, il dispositivo livellatore di emergenza ? provvisto di un dispositivo di impostazione che consente la preselezione della frequenza di pilotaggio iniziale dell'inverter fra un certo numero di valori prefissati di frequenze, l'unit? ECU ? convenientemente predisposta per poter variare successivamente la frequenza di pilotaggio dell'inverter e attuare le strategie di controllo di cui sopra per ciascuna frequenza di volta in volta attuata, ? valori di riferimento di pendenza della corrente essendo predeterminati per ciascuna possibile frequenza di pilotaggio prevista.

In ogni caso, le strategie di controllo sopra descritte, basate sull'acquisizione e l'analisi della pendenza della corrente, possono essere integrate con strategie di controllo basate sull 'analisi,e l'eventuale confronto con soglie dell'ampiezza di tale corrente.

La descrizione che precede ? stata riferita al modo esemplificativo di realizzazione illustrato nella figura 1, in cui viene rilevata la corrente fluente nel resistore R interposto fra l'inverter 1 e la massa. Guanto sopra esposto vale peraltro anche nel caso in cui il resistore R sia disposto fra la batteria B e detto inverter 1.

Anche in questo caso la corrente osservata ? di fatto la corrente totale fluente attraverso l'in? verter.

L'invenzione non ? peraltro limitata a tali forme di attuazione, in quanto in alternativa alla pendenza della corrente totale fluente nell'inverter pub essere analizzata la pendenza della corrente alimentata dall'inverter 1 ad almeno una fase del motore M.

In ogni caso, la generazione di un segnale elettrico indicativo della corrente di cui si intende osservare la pendenza non deve necessariamente essere realizzata con l'impiego di resistori, ma pub essere attuata in altri modi per s? noti, ad esempio con l'impiego di sensori ad effetto Hall.

In ogni caso, il dispositivo livellatore di emergenza per elevatori secondo l'invenzione presenta un'elevatissima velocit? di risposta ed una grande affidabilit? di funzionamento.

Naturalmente fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto ? stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo livellatore di emergenza (1) per elevatori a fune (2) e simili, azionati da un motore elettrico asincrono (M) normalmente alimeritato con energia fornita da una rete in corrente alternata; il dispositivo livellatore comprendendo - almeno una batteria di accumulatori (B); - un inverter (I) inseribile fra tale batteria (B) e detto motore (li) quando viene meno l'alimentazione normale del motore (li) mentre la cabina (3) dell'elevatore (2) si trova fra due piani di fermata, ed atto ad erogare al motore (li) una tensione od un sistema di tensioni alternate generate a partire dalla tensione continua fornita dalla batteria (B), onde consentire l'azionamento di detto motore (M) a bassa velocit? per riportare la cabina (3) ad uno di detti piani; e - mezzi circuitali di controllo (ECU) atti ad attivare ed a controllare il funzionamento dell'inverter (1); caratterizzato dal fatto che detti mezzi circuitali di controllo comprendano - .mezzi rilevatori (R) atti a fornire un segnale elettrico (1 ) indicativo dell'intensit? della corrente assorbita dal motore (M) nella condizione attivata dell 'inverter (I); detto segnale presentando almeno una porzione la cui pendenza ? indicativa della condizione di carico del motore (M); e - mezzi circuitali di elaborazione (ECU) collegati a detti mezzi rilevatori (R) ed atti a generare segnali di informazione indicativi della pendenza di detta porzione di tale segnale elettrico ed a confrontare tali segnali di informazione con valori o segnali di riferimento predeterminati e ad inviare all'inverter (I) segnali di pilotaggio suscettibili di determinare l'eventuale inversione del senso di rotazione del motore (M) in funzione dell'esito del suddetto confronto? 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi circuitali di elaborazione (ECU) sono predisposti per confrontare i suddetti segnali di informazione con un valore di riferimento indi cativo del la pendenza presentata da detta porzione del suddetto segnale elettrico quando il rotore del motore elettrico (M) dell'elevatore (2) ? bloccato. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto valore di riferimento ? determinato" a priori e memorizzato stabilmente in mezzi di memoria associati a detti mezzi circuitali di elaborazione (ECU). 4. Dispositiva secondo la rivendicazione 2, per un elevatore (2) includente un freno (7) atto, quando inserito, a determinare il bloccaggio del rotore di detto motore (?) detti mezzi circuitali di controllo (ECU) essendo predisposti per determinare, in caso di emergenza, l'attivazione dell'inverter (I) prima della disinserzione di detto freno (7); caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono predisposti per determinare dapprima il valore della pendenza di detta porzione del suddetto segnale elettrico prima della disinserzione del freno (7) e per memorizzare tale valore come valore di riferimento e per confrontare con tale valore di riferimento i valori successivamente rilevati della pendenza 'di detta porzione del suddetto segnale elettrico

   5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono predisposti per pilotare, in emergenza, l'inverter (1) in modo tale da determinare la rotazione del motore (M) in un senso iniziale prefissato, e per provocare l'inversione del senso di rotazione del motore (M) quando la pendenza rilevata di detta porzione del suddetto segnale elettrico risulta minore di o uguale a detto valore di riferimento

   6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi circuitali di elaborazione (ECU) sono predisposti per confrontare la pendenza rilevata di detta porzione del suddetto segnale elettrico

   con un (ulteriore) valore di riferimento

   indicativo della pendenza presentata .da detta porzione di segnale nella condizione di equilibrio fra il peso della cabina (3) dell'elevatore (2) e l'associato contrappeso (5). 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6r caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono predisposti per pilotare, i'n emergenza, l 'inverter (1) in modo tale da determinare l'inversione del senso di rotazione del motore (M) quando la pendenza rilevata di detta porzione del suddetto segnale risulta minore di detto (ulteriore) valore di riferimento

   8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi circuitali di elaborazione (ECU) sono predisposti per pilotare, in emergenza, l'inverter (1) in modo tale da determinare la rotazione del motore (PI) inizialmente in un primo verso e per acquisire in tale condizione il valore della pendenza di-detta porzione del suddetto segnale e per invertire quindi detto senso di rotazione ed acquisire nuovamente il valore della pendenza di detta porzione del suddetto segnale e per confrontare i due valori di pendenza cos? acquisiti e per determinare quindi la rotazione del motore nel verso cui corrisponde il valore maggiore di detta pendenza. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi circuitali d? elaborazione (ECU) sono predisposti per rilevare, nel senso di rotazione definitivo del motore (M), i valori successivamente assunti da detta pendenza, e per confrontare ogni valore di pendenza acquisito con almeno un valore di pendenza precedentemente acquisito, e per controllare la velocit? di rotazione del motore (M) in funzione dell'esito di tale confronto. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rilevalori (R) sono predisposti per fornire un segnale elettrico indicativo della corrente totale che attraversa l'inverter (1). 11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rilevatori sono predisposti per fornire un segnale elettrico indicativo della corrente alimentata dall'inverter (1) ad almeno una fase del suddetto motore (M). 12. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a detti mezzi circuitali di controllo (ECU) sono associati mezzi di impostazione (S) atti a consentire la selezione della frequenza iniziale di pilotaggio dell'inverter (1) in un gruppo di prestabilite frequenze, e dal fatto che i mezzi circuitali di elaborazione (ECU) sono predisposti per variare, durante il funzionamento in emergenza, la frequenza di pilotaggio di dett? inverter (1) e per effettuare le operazioni di cui a una o pi? delle rivendicazioni precedenti, per ciascuna frequenza di detto gruppo di frequenze. 13. Dispositivo livellatore di emergenza per elevatori a fune e simili, sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati. J