FI120829B - Menetelmä ja järjestelmä hissijärjestelmässä tarvittavan energian varastoimiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA JÄRJESTELMÄ HISSIJÄRJESTELMÄSSÄ TARVITTAVAN ENERGIAN VARASTOIMISEKSI

KEKSINNÖN ALA

Esillä olevan keksintö liittyy hissijärjestelmässä 5 tarvittavaan sähkönsyöttöön.

KEKSINNÖN TAUSTA

Hissijärjestelmä tarvitsee toimiakseen luotettavan sähkönsyöttöjärjestelmän. Normaalisti sähkönsyöttö 10 saadaan perinteisestä verkkovirrasta ja saatava sähkö energia voidaan muuntaa muuntajilla haluttuun jännitetasoon. Hissijärjestelmän virheetön toiminta vaatii katkottoman sähkönsyötön johtuen järjestelmän luonteesta, jossa sähkökatkos saattaa johtaa asiakkaita 15 kuljettavan hissin pysähtymiseen kerrosten välille ja sitä kautta vaaratilanteeseen. Tämän takia hissijär-jestelmissä käytetään varavoimalähteitä hätätiloissa tarvittavan sähköenergian saantia varten.

20 Tunnettuna tekniikkana hissien hätävoimalähteenä on käytetty akkuja ja/tai turvapiirejä. Käytetyt • · · • V akut ovat tyypillisesti olleet lyijyakkuja, joiden : elinikä on maksimissaan viiden vuoden suuruusluokkaa.

Esimerkki tunnetun tekniikan mukaisesta varavoimaläh- .***. 25 teestä on esitetty julkaisussa US 4316097, johon si- • · · sältyy akku ja siihen liittyvä piiri.

• · · · • · « • · • ·

Ns. superkondensaattorit kykenevät varastoimaan sähkö-varausta huomattavan paljon enemmän kuin tavalliset • · · *·* 30 kondensaattorit. Superkondensaattoreiden kapasitanssit ··· *...· voivat olla esimerkiksi välillä 100 ... 2000 F. Tämän • j*j johdosta ne tarjoavat mielenkiintoisen mahdollisuuden ··· · .···. sähköenergian varastointiin ja syöttöön. Arvellaan, • « ··· että superkondensaattorit tulevat korvaamaan lyijyakut • · · ’·* * 35 useissa nykyisissä sovelluskohteissa lähitulevaisuu- • · • · ♦ • ♦· • · 2 dessa. Tällä hetkellä suurin este tälle on superkon-densaattoreiden kallis hinta.

Useita superkondensaattoreita voidaan kytkeä yhteen 5 ns. superkondensaattoristoksi, jolla saadaan yksit täistä superkondensaattoria suurempi sähkövarauksen varastointikyky ja suurempi jännite. Superkondensaat-torit ovat kaksikerroksisen rakenteen sisältäviä kondensaattoreita, joissa elektrodit koostuvat aktiivi-10 hiilestä. Tämän johdosta kondensaattorissa on ns. te hollista pinta-alaa useita tuhansia neliömetrejä hii-ligrammaa kohden ja siinä kaksi elektrodia on erillään toisistaan hyvin pienen etäisyyden verran, joka on na-nometriluokkaa. Nämä ominaisuudet saavat aikaan super-15 kondensaattoreiden hyvin suuren kapasitanssin, joka voi olla satoja tai jopa tuhansia faradeja.

Hissien huollossa aineelliset kulut muodostavat suhteellisesti varsin pienen osan, sillä valtaosa huolto-20 kustannuksista menee huoltohenkilöstön palkkoihin ja matkakuluihin. Tämän johdosta superkondensaattorit tarjoavat varteenotettavan vaihtoehdon varavoimaläh- • · · : *.· teeksi huolimatta niiden kalleudesta.

• · • · • ·· : : : 25 Superkondensaattori toimii kuten tavallinen konden- :***; saattori, jolla on kyky varastoida sähkövarausta. Tä- • · · män takia niitä ei voi suoraan kytkeä akkujen paikalle • · · · .···. niitä korvaamaan. Kondensaattorin jännite riippuu li- • · neaarisesti kondensaattorin sähkövarauksesta. Sen si- ... 30 jaan lyijyakun jännite on epälineaarinen varaukseen • · · *·* ’ nähden. Suurilla varauksen arvoilla akun jännite säi- • · · • · *···’ lyy lähes vakiona ja varauksen vähetessä jännite pie- ·;··· nenee nopeasti vakioarvosta nollaan. Edellä olevasta .·*·. seuraa, että useimmat superkondensaattoreita sisältä- • · · 35 vät virtalähderatkaisut sisältävät piirin, jolla su- • · : ** perkondensaattorin lähtöjännite saadaan stabiloitua • · ·.*·: halutun tasoiseksi AC- tai DC-syöttöjännitteeksi .

3

Erään tunnetun tekniikan mukaisen esimerkin mukaan su-perkondensaattorin, jonka energiakapasiteetti on 10 Wh, navoista saatava jännite vaihtelee välillä 20 V 5 ... 60 V. Kun navat kytketään erilliseen stabiloijaan (tehon tarve noin 4 kW), saadaan stabiloijän ulostulosta joko 48 V tasajännitettä tai 230 V vaihtojännite.

10 Koska yhden levykondensaattorin jännite (ns. solujän-nite) on alhainen (tyypillisesti luokkaa 2,5 V), on tarpeen kytkeä sarjaan lukuisia kondensaattoreita yhden superkondensaattorin valmistamiseksi. Stabiloijia tarvitaan edellä olevan lisäksi myös superkondensaat-15 torin kalleuden takia. Teknisistä näkökohdista tarkastellen on mahdollista kytkeä sarjaan jopa satoja kondensaattoreita. Tällaisia laajoja kondensaattorisarjoja käytetään esimerkiksi junissa.

20 Superkondensaattorin hintaluokka on nykypäivänä suunnilleen 40 ja 80 euron välillä wattituntia kohden riippuen saatavasta jännitteestä ja saatava energia : .* massayksikköä kohden on noin 3,5 Wh/kg. Pakkaustekno- • · • *·· logiasta seuraa korkea jännitteisten kondensaattoriyk- • · · ί : : 25 siköiden korkeat kulut.

• · · • · • · • · ·

Julkaisussa US 6742630 esitellään superkondensaatto- • · · · .···. reiden käyttöä hissi järjestelmän energialähteenä tai • · paremminkin energian säilytyspaikkana. Hissin kiihdyt-... 30 täessä ja jarruttaessa tarvitaan runsaasti tehoa, jota • t · ·]/ saadaan osaksi superkondensaattorin muodostamalta te- « · ’···* honlähteeltä moottorille. Tarkoituksena on myös ta- ·;··· soittaa tehonkulutusta superkondensaattorin latauksen ·***. ja purun kautta niin, että hissin (tai hissien) olles- • · · .,· 35 sa paikallaan superkondensaattori latautuu ottaen • · • ** energian päävirtalähteestä (verkkovirta) ja hissin • · · *. " kiihtyvässä liikkeessä tarvittavaa lisäenergiaa ote- 4 taan verkkovirran sijasta ladatulta superkondensaatto-rilta. Edelleen superkondensaattorilla voidaan varastoida jarrutuksessa saatavaa energiaa.

5 Yleisesti käytetty hissien varavoimaratkaisu on lyijyakut, joissa ongelmana on lyijyakkujen suhteellisen matala, tyypillisesti noin viiden vuoden elinikä. Lisäksi ne ovat suurikokoisia ja antavat varsin matalaa jännitetasoa, jonka takia niitä on kytkettävä iso 10 joukko yhteen, jolloin akkujärjestelmä johtaa epätoivottavan suureen tilankäyttöön. Akkujärjestelmissä tarvitaan tehonmuuntimia syöttämään 3-vaiheista vaihtovirtaa hissien moottoreille ja tämän johdosta järjestelmä on hyvin monimutkainen. Jotta hissijärjestel-15 mä olisi toiminnaltaan luotettava, on laitteiston oltava toiminnaltaan yksinkertainen ja komponenttien lukumäärältään vähäinen.

Sähköiset muuntimet ovat pohjimmiltaan luotettavia. 20 Hissisovellukset vaativat kuitenkin laajan tehoalueen (5 ... 100 kW), jonka takia tarvittaisiin useita muun-timia eri ulostulotehojen aikaansaamiseksi. Tästä seu- • · · : V raa edelleen laatuongelmia laitteiston monimutkaisuu- • · • *·· den takia sekä korkeat laitekulut.

··♦ ::: 25

Julkaisussa US 6460658 B2 esitetään menetelmä hissi- ··· järjestelmässä tarvittavan sähköenergian varastoimi- ···« .♦··. seksi ja varavoiman toimittamiseksi hissijärjestelmäl- • · le. Menetelmässä isoon kondensaattoriin esivarataan ... 30 sähköenergiaa hissin ollessa pysähtyneenä.

# · · • · » • · ·

KEKSINNÖN TARKOITUS

* * Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esitellä luo- • · · :...: tettava ja edullinen sähkönsyöttöjärjestelmä hissi jär- :·. 35 jestelmän hätätilanteisiin. Edelleen tarkoituksena on • · · ; säästää hissien moottoreiden kuluttamaa sähköenergiaa • · · normaalissa hissien käyttötilassa.

5

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Esillä olevan keksinnön tunnusomaisten piirteiden osalta viitataan patenttivaatimuksiin.

5

Esillä olevassa keksinnössä esitetään menetelmä ja laite hissijärjestelmässä tarvittavan sähköenergian varastoimiseksi. Lisäksi esillä oleva keksintö toimii varavoimalähteenä hissijärjestelmän hätätilanteissa 10 kuten sähkönsyötön katketessa.

Menetelmässä käytetään superkondensaattoria tai useamman superkondensaattorin muodostamaa kondensaattorissa sähköenergian varastoijana. Superkondensaattori 15 sijoitetaan moottorin sähkönsyöttöön. Syöttösignaali tasasuunnataan, jonka jälkeen signaali kytketään esillä olevan keksinnön mukaiseen piiriin ja edelleen signaali kytketään vaihtosuuntaajan kautta moottorille, joka ohjaa hissiä. Tasasuunnatun signaalin napojen vä-20 Iissä on moottorille menevää jännitettä säätelevä DC- kondensaattori.

• · · • · · • · • ·

Menetelmän ideana on varata superkondensaattoriin säh-köenergiaa silloin, kun hissi jarruttaa, on paikallaan • · · 25 tai kun hissin kuorma on pieni. Toisin sanoen super- • · '** kondensaattori varautuu silloin, kun sähkönsyöttö • · · •*;j tuottaa energiaa niin paljon, että kaikkea ei tarvita • · ’···* hissin kuljetukseen. Varausta ohjataan varauskytkimen avulla.

• · · v : 3 0

Kun superkondensaattori on varattu maksimijännittee-seensä (tai yleisemmin riittää DC-kondensaattorin jän- • · ... nitteen ylittävä arvo) , voidaan varastoitua energiaa • · *·;·* purkaa moottorille esimerkiksi silloin, kun sähkön- • · j 35 syöttö on kokonaan poikki ulkoa päin tai kun hissin :’·.· kuorma on niin suuri, että erityisen suurta vääntömo- • · 6 menttia ja siis moottorin syöttövirtaa tarvitaan. Su-perkondensaattorin purkua ohjataan purkukytkimen avulla .

5 Kun järjestelmän käynnistyshetkellä superkondensaatto-rin varaus on nolla, voidaan superkondensaattori esi-varata aktivoimalla esivarauskytkimen sisältämä kyt-kinhaara (joka sisältää kytkimen kanssa sarjassa vastuksen edullisessa suoritusmuodossa).

10

Kun esivarattua superkondensaattoria halutaan varata niin, että sen jännite kasvaa yli DC-kondensaattorin jännitteen, suljetaan varauskytkin ja pidetään muut kytkimet avoimina. Varauskytkimen kanssa sarjassa on 15 diodi edullisessa suoritusmuodossa.

Kun varattua superkondensaattorin energiaa halutaan ohjata moottorille, suljetaan purkukytkin (ja pidetään muut kytkimet avoimina). Tällöin energia kulkeutuu 20 vaihtosuuntaajan kautta moottorille ja samalla superkondensaattorin varaus pienenee alentaen samalla superkondensaattorin jännitettä. Kun jännite alenee DC- # · · : .· kondensaattorin jännitteen arvoon, saavutetaan raja, • · • *·· jolloin normaalissa hissikäytössä tulee superkonden- :T: 25 saattoria vuorostaan ladata. Hätäkäytössä sähkönsyötön puuttuessa jännite saattaa laskea tätäkin alemmas ja • · · moottorille ohjataan tällöin tavallista alempaa jänni- • · φ · .···, tettä. Tästä seuraa hissin normaalia alempi kulkunope- • · us, mutta hätäkäytössä tämä on perusteltua. Hätäkäy- ... 30 tössä tyypillisesti riittää, että hissin kori saadaan • · · *·] * ajettua lähimpään kerrokseen, mikäli hissi on esimer- • · *···* kiksi sähkökatkon takia pysähtynyt kerrosten välille.

• · .**·. Myös DC-kondensaattoria voidaan varata silloin, kun • · · 35 superkondensaattorin jännite ylittää DC- • · • ** kondensaattorin varauksen. Tällöin suljetaan esiva- • · *. *: rauskytkimen sisältävä haara.

7

Superkondensaattoreiden etuina on mm. käytännössä rajoittamaton elinikä. Lisäksi superkondensaattoreita voidaan ladata ja purkaa korkealla teholla ja myös lu-5 kumääräisesti useammin kuin akkuja. Edelleen superkon-densaattorit ovat massayksikköä kohden tehokkaampia energian varaajia, sillä superkondensaattoreiden teho-tiheys on noin 10-15 kW/kg ja akkujen noin 0,3-1 kW/kg. Vaikka lataus- tai purkuvirta olisi suuri, niin 10 superkondensaattorit voidaan ladata tai purkaa täydellisesti. Superkondensaattoreiden huollon tarve on vähäinen tai käytännössä jopa mitätön. Pitkän elinikänsä ansiosta, ja koska myös hissijärjestelmät pitkäikäisiä, superkondensaattorit ovat varsin ympäristöystä-15 vällinen ratkaisu.

Esillä olevan keksinnön oleellisia etuja ovat laitteiston yksinkertaisuus, luotettavuus ja konvertterei-hin verrattuna edulliset kustannukset (eräässä esimerkissä kustannukset tippuvat kuudenteen osaan). Koska 20 hukkaan muuten menevää energiaa saadaan esillä olevassa keksinnössä tallennettua superkondensaattoriin, saadaan sähkönsyötön kulut suoraan alenemaan. Tarvit- • · · ; *.· tavat sulakkeet voivat olla aiempaa pienemmät ja säh- • · { kökatkon sattuessa saadaan hissikori turvallisesti :*·*: 2 5 ajettua lähimpään kerrokseen. Energian säilytyslait- ;***· teistona toimiva superkondensaattori oheiskomponent- • · · teineen on helposti skaalautuva, koska kytkinten kapa- ··· siteettia voidaan muuttaa. Esillä olevan keksinnön mu- • · • · kainen laitteisto voidaan kytkeä myös vanhoihin his- ... 3 0 seihin, koska itse voimansyöttöön ei tarvitse tehdä • · · *·* * muutoksia.

• · · • · • · • · · ····· Sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) kannalta lai- .···. te on hyvin vähän häiriöitä ympäristöönsä lähettävä ja • · · 35 lisäksi tehohäviöt ovat hyvin pienet. Laitteen ohjain • · • ** on hyvin yksinkertainen ja se tarvitsee syöttötieto!- • · *.*·; naan ainoastaan kahden tasajännitteen mittaustulokset.

8

Superkondensaattoreiden hinta on tällä hetkellä varsin korkea. Muutaman vuoden kuluessa niiden hinnan oletetaan laskevan niin paljon, että esillä olevan keksin-5 nön mukainen ratkaisu haastaa olemassa olevat hätäti-lalaitteistot hissijärjestelmissä. Koska energian säästö esillä olevalla keksinnöllä on merkittävä, tulee siitä tulevaisuudessa kustannusmielessä tehokas haastaja esimerkiksi olemassa oleville kahdennetuille 10 sähkönsyöttölaitteistoille tai -kaapeleille.

KUVIOLUETTELO

Kuvio 1 esittää erään esillä olevan keksinnön mukaisen piirikaavion hissijärjestelmän varavoimalähteelle, 15 jolla voidaan varastoida sähköenergiaa.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Esillä olevassa keksinnössä korkean jännitteen tarjoava superkondensaattoristo kytketään hissijärjestelmän 20 voimanlähteeksi käyttäen yksinkertaisia kytkinkom- ponentteja. Koska superkondensaattorin hinta laskee ·1·2. jatkuvasti ja niillä voidaan saada aikaan korkeita • · lähtöjännitteitä, sopivat ne hyvin hissijärjestelmän .·;·. sähköenergiavarastoksi. Edullisesti ratkaisu superkon- • · · 25 densaattorien liittämiseksi hissijärjestelmään on säh- ♦ » *** kömekaaninen, jolloin kehityskulut eri ulostulotehojen ··· ···· ja/tai eri energian varastointikapasiteetin mukaisille ♦ · *...1 sovelluksille ovat pienet.

Esillä olevan keksinnön mukainen sähköenergian varasto ··· Σ.Σ : 30 kytkinjärjestelyineen ja muine tarvittavine piirikom- ;3: ponentteineen on esitetty kuviossa 1.

··· · 2 ... Kuvion 1 piirikaaviossa korkean jännitteen antava su- • · *···1 perkondensaattoristo 19 on kytketty hissijärjestelmän 35 moottorin 13 sähkönsyöttöön. Superkondensaattoristo 19 ;1·.· muodostuu usean superkondensaattorin muodostamasta yh- 3 • · 9 distelmästä, jossa kondensaattorit tyypillisesti ovat sarjaankytkettyjä. Esillä olevan keksinnön erään esimerkin mukaan superkondensaattoriston 19 navoista saatava jännite on 700 voltin suuruinen. Tämä vastaa su-5 perkondensaattoriston varauskyvyn eli kapasitanssin arvon saamista jopa kymmeneen faradiin saakka, kun esimerkiksi tavallisissa piirisovelluksissa tyypillisesti käytettävien kondensaattorien kapasitanssit ovat enimmillään joidenkin millifaradien suuruusluokkaa. 10 Superkondensaattoristo varastoi sähköenergiaa siten, että vähäisen sähkönkulutuksen aikana talletettu energia voidaan käyttää silloin, kun moottori tarvitsee enemmän sähköenergiaa. Tästä seuraa kulujen pienentymistä energiansäästön seurauksena.

15

Piirikaaviossa kolmivaiheinen vaihtovirta ohjataan syöttönä tasasuuntaajalle 10. Tasasuunnattu signaali kytketään ns. DC-kondensaattorille 11, joka varautuu välittömästi, kun se on kytketty tehonsyöttöön ta-20 sasuuntaajan 10 kautta. Hissi kykenee toimimaan normaalisti, vaikka superkondensaattoristossa 19 ei olisikaan varausta. Energiavaraston 19 sisältämä kytken- • · · • V nän DC-osa puolestaan ohjataan vaihtosuuntaajalle 12, • · j jonka ulostulona saadaan tarvittava vaihtovirta hissi- 25 en kulkua ohjaavalle moottorille 13. Vaihtosuuntaajan antama ulostuloteho on keksinnön esimerkissä kymmenen • · · ja sadan kilowatin välillä.

• · · · • · · • · • »

Kondensaattoristo 19 on kytketty kolmella haaralla ta-30 sasuunnattuun signaaliin. Näistä kuvion 1 mukainen • · · *·' keskimmäinen haara on ns. esivaraushaara, johon kuuluu • · · esivarausvastus 18 ja esivarauskytkin 15. Kun hissi ·...: ajaa muutamia matkoja järjestelmän käynnistyksen jäl- .···. keen, varautuu kondensaattoristo 19 samalla, kun esi- • · • · · • 35 varauskytkm 15 on suljettu. Varaaminen tapahtuu käy- • · : ” tännössä hissin ollessa pysähdyksissä. Myös korin mat- • · ·.**: kat kevyellä kuormalla, jolloin tarvittava moottorin 10 teho on pieni, antavat mahdollisuuden kondensaattoris-ton 19 esilataamiseen esivaraushaaran kautta. Haluttu varaamiseen vaadittava aika määrää vastuksesta 18 aiheutuvat kustannukset. Eräässä keksinnön esimerkissä 5 vastuksen suuruus on 100 Ω.

Kun superkondensaattori 19 on varautunut niin, että sen navoissa on sama jännite kuin DC-kondensaattorissa 11, esivarauskytkin 15 avataan ja varauskytkin 14 sul-10 jetaan. Varauskytkin 14 sijaitsee ns. varaushaarassa, jossa sijaitsee kytkimen 14 lisäksi sarjassa diodi 17. Diodi 17 sallii virran kulun vain niin päin, että kon-densaattoriston latautuminen on mahdollista. Purkautumista ei sallita varaushaaran diodin 17 kautta. Kun 15 varaushaara on suljettuna, kasvaa superkondensaatto-riston 19 jännite DC-kondensaattorin 11 jännitettä suuremmaksi, koska jarrutuksessa saatavaa energiaa saadaan säilöön energiavarastona toimivaan kondensaat-toristoon 19. Koska jännite kondensaattoriston 19 yli 20 on DC-jännitettä korkeampi, voidaan kondensaattoriston 19 energiaa kytkeä moottorille 13 ja samalla vähentää virtaa, joka saadaan verkkosyötöstä tasasuuntaajan 10 ·· · ; V kautta. Kytkentä tehdään sulkemalla purkuhaaran kytkin ·· : 16 muiden kytkimien ollessa avoimena. Kun kondensaat- 25 toriston 19 jännite on laskenut DC-kondensaattorin ni- .*··. mellis jännitteen suuruiseksi, katkaistaan purkuhaara ··· avaamalla purkukytkin 16.

···· ··· • · • · *** Milloin tahansa esivarauskytkimellä 15 voidaan sulkea 30 esivaraushaara ja tällä tavoin ladata DC- ··· • · · *·* ' kondensaattoria 11 kondensaattoriston 19 energialla.

··· Näin voidaan estää haitallinen purkukytkimessä 16 il- menevä virtapiikki, joka syntyisi kondensaattoreiden .···, jännite-eron seurauksena kytkimen 16 sulkuhetkellä.

• · *" 35 • · • · ί ** Energia, joka matalan tehonkulutuksen aikana saadaan • · ·.**: talteen kondensaattori s toon 19, voidaan käyttää myö- 11 hempien hissiajojen aikana, jos tällöin on tarvetta suureen syöttötehoon esimerkiksi johtuen suuresta matkustajakuormasta. Kondensaattoristosta 19 aiheutuva energiansäästö verrattuna järjestelmään ilman keksin-5 nön mukaista energiavarastoa on suunnilleen 50 pro senttia .

Edellä kuvatussa keksinnön sisältävässä normaalin toiminnan tilassa superkondensaattoriston 19 energiakapa-10 siteetista saadaan käytettyä noin 40 prosenttia ja kondensaattoriston 19 jännite vaihtelee 550 voltin ja 700 voltin välillä.

Toinen esillä olevan keksinnön käyttöön liittyvä his-15 sien toimintatila on hissien hätäkäyttö. Tällä tarkoitetaan verkkosyötön katkeamista jostain syystä, jolloin seurauksena ilman varmistusjärjestelmää olisi hissien pysähtyminen kesken matkan vaikkapa kerrosten väliin. Esillä olevan keksinnön mukaista sähköenergian 20 varastoa voidaan käyttää tällöin varavoiman lähteenä. Hätätilamoodissa on tarkoituksenmukaista ajaa hissiä pienemmällä nopeudella kuin normaalissa toimintatilas- ·· · • · · : sa. Tästä seuraa se, että kondensaattoriston 19 jänni- ·· • 1·· te voi laskea 2 00 - 300 voltin suuruusluokkaan. Koska : 25 edelleen kondensaattorin energia on verrannollinen :***; kondensaattorin jännitteen neliöön, voidaan likimäärin 80-90 % varatun kondensaattoriston 19 energiasta hyö- • · · · .···. dyntää hätätilassa. Vaihtosuuntaaja 12 pystyy takaa- • · maan moottorille 13 riittävän vääntömomentin, kunhan ... 30 DC-jännite (vaihtosuuntaajan 12 syötössä) pysyy välil- • « · lä 200 . . . 700 V, vaikka vaihtosuuntaajan syötössä on • · *···' hätätilamoodin mukaisesti kytkeytyneenä ainoastaan ·;··· kondensaattori s to 19 kytkimen 16 ollessa suljettu.

··· • · • · «·· 35 Hissien kulkua ohjaava ohjauslogiikka sisältää myös • · • ** hätätilojen ohjauksen. Käytännössä hätätilaohjaus on • · • · · *. *: kytketty kytkimelle 16, jota voidaan sulkea ja avata 12 tarpeen mukaan. Vaihtosuuntaaja 12 toimii edellä mainitun lisäksi myös jännitteen suuruutta ohjaavana komponenttina. Näin moottorille saadaan aina oikean suuruinen syöttöjännite ja edelleen haluttu vääntömoment-5 ti moottorilta hisseille. Hätätilatoiminnossa on myös se tärkeää, että hätätilassa tarvittavien komponenttien määrä on mahdollisimman pieni. Näin taataan myös hätätilan toiminta ja riski hissijärjestelmän täydelliseen toiminnan keskeytymiseen pienenee.

10

Kytkimet 14, 15, 16 voivat olla sähkömekaanisia tai puolijohdekytkimiä tai osa kytkimistä voi olla sähkömekaanisia ja osa puoli j ohdekytkimiä. Kytkimenä voidaan käyttää muunkin laista soveltuvaa elintä.

15

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä sovellusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• · · • · · • · • · • · • · • ·· • · · • · · • · · • · · • · • · • · · • · · • · φ · • · · • · • · • · · • · · • · · • · · • · · • · • · • · · • ♦ • · • · ··» • · • · • · · 1 · • · · • · · • ·

Claims (24)

13

1. Menetelmä hissijärjestelmässä tarvittavan sähköenergian varastoimiseksi ja varavoiman toimittamiseksi hissijärjestelmälle, jossa menetelmässä 5 sijoitetaan superkondensaattori (19) hissin moot torin (13) sähkönsyöttöpiiriin; superkondensaattoriin (19) esivarataan sähköenergiaa järjestelmän käynnistyksen jälkeen; varataan superkondensaattoriin (19) sähköenergiaa 10 hissin oleellisesti pienen energiankulutuksen aikana sulkemalla varauskytkin (14); ja puretaan superkondensaattorilta (19) moottorille (13) sähköenergiaa hissin oleellisesti suuren energiankulutuksen aikana tai sähkönsyötön puuttuessa sulke-15 maila purkukytkin (16), tunnettu siitä, että menetelmä edelleen käsittää vaiheen: ohjataan esivarausvirta suljetun esivarauskytkimen (15) ja vastuksen (18) sarjaankytkennän muodostaman ensimmäisen kytkinhaaran kautta superkondensaattorille 20 (19).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, • · I. tunnettu siitä, että menetelmä edelleen käsittää • · • · · vaiheen: • · · 25 ohjataan varausvirta varauskytkimen (14) ja diodin • · *···* (17) sar j aanky tkennän muodostaman toisen kytkinhaaran kautta superkondensaattorille (19) . • · · • · • · ·· · 3. · Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1-2 30 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetel- • * · mä edelleen käsittää vaiheen: • · / . ohjataan purkuvirta purkukytkimen (16) muodostaman • · · *· ’· kolmannen kytkinhaaran kautta superkondensaattorilta • · · (19) moottorille (13). . !·. 35 • · · • · · • · 14

4. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä edelleen käsittää vaiheet: ohjataan sähkönsyöttönä saatava vaihtosähköenergia 5 tasasuuntaajaan (10); kytketään ensimmäinen (18, 15), toinen (17, 14) ja kolmas (16) kytkinhaara rinnan tasasuunnattuun sähkön-syöttösignaaliin; kytketään kytkinhaarojen rinnankytkentä sarjaan 10 superkondensaattorin (19) kanssa; ohjataan tasasuunnattu sähkönsyöttösignaali vaihtosuuntaajaan (12); ja ohjataan vaihtosuunnattu sähkönsyöttösignaali moottorille (13).

5. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä edelleen käsittää vaiheen: kytketään tasasuuntaajan (10) ulostulosignaalin 20 napoihin DC-kondensaattori (11).

6. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1-5 • · · • ·* mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetel- • · : ** mä edelleen käsittää vaiheen: • · · · 25 varataan superkondensaattoriin (19) sähköenergiaa • · · ϊ : hissin pysähdyksen aikana tai hissin kulkiessa kevyel- ··· lä kuormalla. ··«· • ·« • · • · *· ·

7. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1-6 ... 30 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetel- • · • ♦ ***. mä edelleen käsittää vaiheen: varataan superkondensaattoriin (19) sähköenergiaa Σ hissin jarruttaessa. • · · • · • · • · · *. 35 8. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1-7 • · · *·· mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetel- mä edelleen käsittää vaiheet: 15 esivarataan superkondensaattoria (19) sulkemalla esivarauskytkin (15) superkondensaattorin (19) jännitteen ollessa pienempi kuin DC-kondensaattorin (11) jännite; 5 avataan esivarauskytkin (15) superkondensaattorin (19) jännitteen saavuttaessa DC-kondensaattorin (11) jännitteen arvon; ja varataan superkondensaattoria (19) sulkemalla va-rauskytkin (14) ja avaamalla purkukytkin (16). 10

9. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä edelleen käsittää vaiheet: puretaan superkondensaattorilta (19) moottorille 15 (13) sähköenergiaa sulkemalla purkukytkin (16) super kondensaattorin jännitteen ollessa suurempi kuin DC-kondensaattorin (11) jännite ja avaamalla esivarauskytkin (15) sekä varauskytkin (14); ja avataan purkukytkin (16) superkondensaattorin (19) 20 jännitteen saavuttaessa DC-kondensaattorin (11) jännitteen arvon. • · · • · · j ·* 10. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1- : ·* 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mene- ··· ·.· · 25 telmä edelleen käsittää vaiheen: • · · ! : varataan DC-kondensaattoria (11) sulkemalla esiva- ··· ··· rauskytkin (15) superkondensaattorin (19) jännitteen • · · · ·**·. ollessa suurempi kuin DC-kondensaattorin (11) jännite. • · · _···_ 30 11. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1- • · *'*. 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mene- • · . telmä edelleen käsittää vaxheet: • · it*·· käytetään superkondensaattoria (19) varavoiman :***; lähteenä sähkönsyötön katketessa; • · · 35 ohjataan superkondensaattorilta (19) vaihtosuun- • · · *'·. taajan (12) kautta moottorille normaalia käyttötilaa oleellisesti matalampi syöttöjännite; ja 16 liikutetaan hissiä normaalia käyttötilaa oleellisesti pienemmällä nopeudella.

12. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1- 5 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mene telmä edelleen käsittää vaiheen: käytetään superkondensaattoria (19) ylimääräisenä sähköenergian lähteenä hissin ollessa raskaasti kuormattu . 10

13. Järjestelmä hissijärjestelmässä tarvittavan sähköenergian varastoimiseksi ja varavoiman toimittamiseksi hissijärjestelmälle, joka järjestelmä käsittää : 15 ainakin yhden hissin; hissiä liikuttelevan moottorin (13); superkondensaattorin (19) sijoitettuna hissin moottorin (13) sähkönsyöttöpiiriin; esivarauskytkimen (15) sähköenergian esivarauksen 20 mahdollistamiseksi superkondensaattoriin (19) järjestelmän käynnistämisen jälkeen; .. , varauskytkimen (14) sähköenergian varaamisen mah- • · · • ·’ dollistamiseksi superkondensaattoriin (19) hissin • · Ϊ ’* oleellisesti pienen energiankulutuksen aikana; ja ··· ·.· · 25 purkukytkimen (16) sähköenergian purun mahdollis- ··· tamiseksi superkondensaattorilta (19) moottorille (13) ··· hissin oleellisesti suuren energiankulutuksen aikana ···· .***. tai sähkönsyötön puuttuessa, tunnettu siitä, että ··· järjestelmä edelleen käsittää: 3. vastuksen (18) ja esivarauskytkimen (15) sarjaan- • · *'*. kytkennän muodostaman ensimmäisen kytkinhaaran esiva- * · , . rausvirran ohjaamiseksi superkondensaattonlle (19). • · • · · • · · • · :***: 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjes- »»· *. 35 telmä, tunnettu siitä, että järjestelmä edelleen • · · • · · ***. käsittää: • · 17 varauskytkimen (14) ja diodin (17) sarjaankytken-nän muodostaman toisen kytkinhaaran varausvirran ohjaamiseksi superkondensaattorille (19).

15. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 13-14 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä edelleen käsittää: purkukytkimen (16) muodostaman kolmannen kytkin-haaran purkuvirran ohjaamiseksi superkondensaattorilta 10 (19) moottorille (13).

16. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 13-15 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä edelleen käsittää: 15 tasasuuntaajan (10) vaihtosähkösyötölle; ensimmäisen (18, 15), toisen (17, 14) ja kolmannen (16) kytkinhaaran muodostaman rinnankytkennän kytkettynä tasasuuntaajan (10) ulostuloon; kytkinhaarojen rinnankytkennän ja superkondensaat-20 torin (19) sarjaankytkennän; vaihtosuuntaajan (12) tasasuunnatulle sähkönsyöt-tösignaalille; ja ·· · : V moottorin (13) kytkettynä vaihtosuuntaajan (12) • · • 1·· ulostuloon. ··· _ :: : 25 ;***; 17. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen ··· 13-16 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ···· .···. järjestelmä edelleen käsittää: • · DC-kondensaattorin (11) kytkettynä tasasuuntaajan ... 30 (10) ulostulosignaalin napoihin. • · • · ··· * 1 18. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen ;*·.· 13-17 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että • · .***. järjestelmä edelleen käsittää: ··· •# 35 superkondensaattorin (19) sähköenergian varaami- • · · '···’ seksi hissin pysähdyksen aikana tai hissin kulkiessa · kevyellä kuormalla. 18

19. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 13-18 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä edelleen käsittää: superkondensaattorin (19) sähköenergian varaami-5 seksi hissin jarruttaessa.

20. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 13-19 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä edelleen käsittää: 10 esivarauskytkimen (15) superkondensaattorin (19) esivaraamiseksi superkondensaattorin (19) jännitteen ollessa pienempi kuin DC-kondensaattorin (11) jännite; esivarauskytkimen (15) ohjaimen esivarauskytkimen (15) avaamiseksi superkondensaattorin (19) jännitteen 15 saavuttaessa DC-kondensaattorin (11) jännitteen arvon; ja varauskytkimen (14) ohjaimen ja purkukytkimen (16) ohjaimen superkondensaattorin (19) varaamiseksi sulkemalla varauskytkin (14) ja avaamalla purkukytkin (16). 20

21. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 13-20 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että • · · • ·’ järjestelmä edelleen käsittää: • · • · : ** purkukytkimen (16) superkondensaattorin (19) säh- »·· : 25 köenergian purkamiseksi moottorille (13) superkonden- • · · saattorin (19) jännitteen ollessa suurempi kuin DC- ··· kondensaattorin (11) jännite ja esivarauskytkimen (15) ···· .·1·. sekä varauskytkimen (14) ollessa avoinna; ja ··· purkukytkimen (16) ohjaimen purkukytkimen (16) 30 avaamiseksi superkondensaattorin (19) jännitteen saa- • · ***. vuttaessa DC-kondensaattorin (11) jännitteen arvon. • · • · ϊ/.ϊ 22. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 13-21 mukainen järjestelmä, tunnettu siltä, että ··· *. 35 järjestelmä edelleen käsittää: • · · • · · ··· m • · 19 esivarauskytkimen (15) DC-kondensaattorin (11) varaamiseksi superkondensaattorin (19) jännitteen ollessa suurempi kuin DC-kondensaattorin (11) jännite.

23. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 13-22 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä edelleen käsittää: superkondensaattorin (19) varavoiman lähteenä säh-könsyötön katketessa; 10 ohjausvälineet normaalia käyttötilaa oleellisesti matalamman syöttöjännitteen ohjaamiseksi superkonden-saattorilta (19) vaihtosuuntaajan (12) kautta moottorille (13) ; ja moottorin (13) hissin liikuttamiseksi normaalia 15 käyttötilaa oleellisesti pienemmällä nopeudella.

24. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 13-23 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä edelleen käsittää: 20 superkondensaattorin (19) ylimääräisenä sähköener gian lähteenä hissin ollessa raskaasti kuormattu. ·· · • · · • · • · • · • · • M ··· • · · • · · ··· • · • · ··· ··· • · · · • · · • · • · ··· «·« • · • · • · · • · • · • · · • · · * · ··· • · • · • · · 1 2 3 • · · · 2 • · · 3 20