NO316049B1 - Fremgangsmåte og styresystem for styring av elektromotorer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og styresystem for styring av elektromotorer, særlig motorer som fører relativt høy strøm Slike motorer har stor anvendelse til dnft av skipsthrustere hvor det dessuten er spesielt viktig å sikre en pålitelig dnft

Vanligvis benyttes hkestrømsmotorer og strømmen til så vel motoranker/armatur som feltvikhnger/feltmagneter er koplet via et driftsrelé Driften og dreieretningen til motoren styres ved hjelp av en joystick eller liknende som er koplet til en strømkilde slik som et batteri og via dnftsreléet besørger den ønskede strømlevenngen til motoren

Et problem som kan oppstå er at dnftsreléet eller motorens hovedrele låser seg i aktiv stilling, vanligvis som følge av lav spenning og følgende reléklapping og/eller høy strøm, men også av andre årsaker Motoren vil da rotere ukontrollerbart helt til dnftsys-temets hovedstrømbryter koples ut eller slås av Dette tar fort noen sekunder eller mi-nutter for en ukyndig/ukjent bruker/skipper Dersom da motoren dnver en thruster som skyver båten mot babord eller styrbord i trange farvann kan konsekvensen være skade på person{er) og matenell

Oppfinnelsen har til hensikt å tilveiebnnge en fremgangsmåte for styring av elektromotorer og et styresystem for elektromotorer, som eliminerer problemene av ovennevnte art, og det oppnås med fremgangsmåten og systemet som angitt i de respektive selv-stendige patentkravene 1, 3 og 4

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige kravene Oppfinnelsen skal nå beskn ves under henvisning til tegningene, der

figl illustrerer en vanlig kretskophng eller et styresystem for en elektromotor,

fig 2 illustrerer en første utførelse av styresystemet i henhold til oppfinnelsen, og fig 3 illustrerer en andre utførelse av styresystemet i henhold til oppfinnelsen

På fig 1 er det bl a antydet en elektnsk motor omfattende anker/armatur 9 samt feltvik-hnger/feltmagneter M Motoren er en hkestrømsmotor hvis anker 9 og feltmagnet(er) M via et dnftsrerele 10, et manøvrerorgan 13, som i det illustrerte tilfellet består av en joystick med fjærretur, ledninger, en siknng 14 og en bryter 12, er koplet til en strøm-kilde ll,i det viste tilfellet et batten Dnftsreléet 10 er av en type som omfatter en førs-te relevikhng Al og en andre relevikhng Bl som hver omfatter to respektive relekontakter A, hhv B På tegningen er kretskophngen vist ikkeenergisert eller i såkalt hvilestilling Midtpunktet eller nøytralstiUingen til joysticken 13, samt den ene polen på lestilling Midtpunktet eller nøytralstillingen til joysticken 13, samt den ene polen på ankeret 9 er tilkoplet batteriets 11 negative pol Etter at battenbryteren 12 er koplet mn, er kretsen klar for operasjon Når joysticken 13 beveges over mot venstre på figuren, sluttes kontakt mellom en ledning 4 og en ledning 1 på den første relevikhngen Al slik at det dannes en strømkrets gjennomviklingen frem til ledmng 3 og via sikringen 14 og bryteren 12 til batteriets 11 positive pol, og relevikhngen energiseres slik at en av relekontaktene A åpnes eller brytes og den andre lukkes eller sluttes For enkelhets skyld defineres strømretningen fra positiv til negativ Strømmen flyter da gjennom feltvik-hngene/feltmagnetene M, gjennom den lukkede relekontakten B og armaturen 9 tilbake til batteriets 11 negative pol Dersom joysticken 13 legges over mot høyre på figuren, koples strømmen gjennom relevikhngen Bl slik at relekontaktene hhv åpnes og sluttes, via den sluttede kontakten til den motsatte siden av magnetisenngsviklinge-ne/feltmagnetene M, i forhold til forløpet beskrevet ovenfor, gjennom den nå sluttede relekontakten A og til armaturen 9 Siden feltmagnetene nå er omvendt magnetisert, vil motoren rotere med motsatt rotasjonsretning

Det er denne vanlige koplingen som er spesielt utsatt, idet releet 10 kan låse seg i aktiv eller energisert stilling som beskrevet innledningsvis, med de problemene dette måtte innebære

På fig 2 er det vist en kretskopling eller styresystem som i store trekk tilsvarer koplingen på fig 1, men som er modifisert slik at det tilveiebringes en langt sikrere dnft, i henhold til oppfinnelsen I en utførelse av oppfinnelsen er innføyd en sikkerhetsfunksjonsenhet 15 som er tilveiebrakt med terminaler for tilkopling til manøverorganet 13, relevikhngene Al og Bl, etter valg en termobryter 16 tilkoplet motorarmaturen 9 eller bare anordnet internt i motoren og leder styrestrøm eller forskyvningsspenning til styresystemet, samt to terminaler Sl og S2 som via antydede brutte linjer er tilkoplet de i hvi-lestillingen ikkeenergiserte relekontaktene hhv A og B eller et annet egnet sted i motoren som har en vanerende spenning/strøm avhengig av dnft eller ikke dnft av motoren

Manøverorganet 13 kan omfatte en eller flere av en rekke manøvrenngsinnretninger, så som joystick, touchpanel, knapper og/eller brytere, for å besørge tilsvarende strømsty-nng til motoren og dnftsreléet 10 som beskrevet ovenfor

Via terminalene S1 og S2 på enheten IS innmates signal(er), avfølt med en egnet metode om dnftsreleets 10 kontakter A og B er i aktiv stilling (energisert) Dette innmatede signalet sammenliknes med spenningen på de respektive relevikhngene Al og Bl, dvs styresignalet på releets magnetspoler Aktiv stilling blir bare akseptert av enheten 15 eller styresystemet når den respektive relekontakts A eller B og magnetvikhng Al eller Bl også er påtrykt spenning

Med egnet metode for å fastslå dnftreléts kontakter er i aktiv stilling (energisert) menes eksempelvis att man måler og sammenlikner spenninger, måler strømtrekk, måler Hall-effekt, måler turtall på motoren, måler frekvenser i strømkabler eller fastslår den faktis-ke mekaniske posisjonen til relekontaktene ved hjelp av en bryter eller annen sensor etc Alle disse mulighetene og eventuelt andre muligheter for å fastlå dette ligger innenfor rammen av oppfinnelsen og representerer fagmessige valg/alternativer

Dersom den påtrykte spenningen tilsiktet koples ut, betyr dette at brukeren/skipperen ikke lenger ønsker å kjøre motoren/thrusteren I enheten 15 undersøkes/sjekkes da om den respektive relekontakten A eller B også er i hvilestilling Dersom dette ikke er tilfellet, besørger enheten 15 at det umiddelbart påtrykkes et dnftssignal til motsatt side av rele eller magnetviklingen Al eller Bl eller begge samtidig, og denne handlingen av sikkerhetsfunksjonsenheten 15 bevirker at den elektriske kretsen brytes og motoren 9 Stoppes Det er imidlertid klart at overvåkningen eller undersøkelsen i enheten 15, som nevnt ovenfor, eventuelt også skal foregå kontinuerlig under driften, eller om man bare skal utføre denne i en begrenset tidsperiode etter den tilsiktede utkoplingen av motoren Begge mulighetene ligger innen for rammen av oppfinnelsen og representerer fagmessige valg/alternativer

På fig 3 er det vist en ytterligere variant av styresystemet i henhold til oppfinnelsen som innbefatter sikkerhetsfunksjoner for overvåkning av spenningen på motoren 9 for tydelighetens skyld er systemet på fig 3 vist og beskrevet som et eget system selv om det kunne vært integrert med systemet på fig 2

Til forskjell fra fig 2 viser flg 3 sikkerhetsfunksjonsenheten 15 utstyrt med en terminal SV som via en med brutt linje antydet ledning er tilkoplet ledningen 3 mellom relevikhngene

Problemet som ligger til grunn for denne varianten av opprinnelsen består i at ved lav matespenning, vil releene A og B kunne klappe med påfølgende fare for lnnbrenning og ukontrollerbar dnft av elektromotor og thruster Grunnen til innbrenning av kontaktene ved lav spenning skyldes at selv ved lav utgangsspenmng (battenspenning) vil motoren til thrusteren trekke vesentlige strømmengder Denne strømmen vil føre til spenningsfall i kabler/ledninger og batteriet når motoren kjøres Dersom utgangsspenmngen er for lav, vil dette føre til at releene faller ut Når releene faller ut, vil spenningen til motoren brytes og spenningen stiger igjen til utgangspunktet Dette gjentar seg med en frekvens som på grunn av gmstdannelsen raskt fører til overoppvarming og smelting av kontaktene på motorens dnftsrelé Relekontaktene A eller B vil da kunne låse seg i aktiv stilling

En løsning på dette problemet kan bestå i å sikre att releet ikke skal kunne slå inn og ut som nevnt ovenfor med en til dels høy frekvens I henhold til oppfinnelsen er dette be-sørget ved at styresystemet overvåker spenningen som påtrykkes reléspolene Al og Bl og dersom spenningen er for lav avbrytes strømpåtrykning til dnftsreléets relévikhnger hvorpå en forsinkelsesinnretmng aktiviseres før neste innslag eller spenmngspåtrykmng på samme eller motsatt side av relevikhngene Al og Bl etter att spenningen er over terskelverdien igjen Operatøren eller skipperen/brukeren vil da registrere at spenningen er for lav ved at thrusteren opptrer med en tydelig lavfrekvent pulserende effekt Dnftre-leets kontakter skades dermed ikke på grunn av lav frekvens og dermed begrenset opp-varming av kontaktflater, og det kan treffes nødvendige tiltak før det skjer større skader

Spenmngspåtrykkningen til dnftsreléets reléspoler vil ikke mates til en relevikhng dersom spenningen måles til under terskelverdien

Selv om det ovenfor er beskrevet konkrete utførelser av oppfinnelsen, er det klart at den realiseres på en rekke måter uten at pnnsippene som ligger til grunn forlates Disse og ekvivalenter av disse, er ment å ligge innenfor rammen av oppfinnelsen

Dette er nemlig funksjonen at styresystemet besørger å redusere muligheten for skader på relekontaktorflatene forårsaket av lav spenning under dnft, samt att i tilfelle av att reléet tross alt er i aktiv dnfts stilling uten att bruker / skipper har gitt signal om dette, att systemet ved strømpåtrykning på den ene eller begge relevikhngene Al og Bl be-sørger att relekontaktene A og B blir plassert i samme stilling dvs aktiv posisjon samtidig for å stoppe motoren ved att strømkretsen brytes når begge relé kontaktene er i samme stilling

Claims (10)

1 Fremgangsmåte for styring av en elektromotor omfattende et dnftsrelé (10) med relévikhnger (Al, Bl) med respektive første og andre relekontakter (A, B), et manøveror-gan (13), hvilken motor via strømledere er koplet til releet (10) og en strømkilde (11) idet en operatør ved hjelp av manøverorganet (13) styrer strømpådraget til motorens armatur/anker (9) og feltvikling(er)/feltmagnet(er) (M), karakterisert ved at det tilveiebringes overvåkningsinnretninger som avføler indikerende parametere som sammenliknes med respektive tilsvarende referanseverdier i en sikkerhetsfunksjonsenhet (15) for å fastlå om dnfsreléets (10) kontakter (A, B) feilaktig ligger inne og dersom en av kontaktene gjør dette, besørges lnnkophng av minst den andre av relekontaktene (A, B) slik at strømpådraget til motoren brytes og motoren stopper

2 Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det avføles en spenning som er indikerende for spenningen på relevikhngen (Al, Bl) hvilken spenning sammenliknes med en referansespenning og dersom spenningen bedøm-mes til å være for lav i forhold til en terskelverdi hvorved releene ikke klapper, men er nær grensen for dette, koples strømforsyningen til den aktuelle relévikhngen (Al, Bl) ut, og det aktiviseres en forsinkelsesinnretmng som før gjenpåtrykning av godkjent spenning på den aktuelle relévikhngen (Al, Bl) etter avbrudd p g a for lav spenning, vil skje ved lavere frekvens enn uten forsinkelsesinnretningen

3 Fremgangsmåte for styring av en elektromotor omfattende et dnftsrelé (10) med reléviklinger (Al, Bl) med respektive første og andre relékontakter (A, B), et manøveror-gan (13), hvilken motor via strømledere er koplet til releet (10) og en strømkilde (11) idet en operatør ved hjelp av manøverorganet (13) styrer strømpådraget til motorens armatur/anker (9) og feltvikhng(er)/feltmagnet(er) (M), karakterisert ved at det avføles en spenning som er indikerende for spenningen på relévikhngen (Al, Bl) hvilken spenning sammenliknes med en referansespenning og dersom spenningen bedømmes til å være for lav i forhold til en terskelverdi hvorved releene ikke klapper, men er nær grensen for dette, koples strømforsyningen til den aktuelle relévikhngen (Al, Bl) ut, og det aktiviseres en forsinkelsesinnretmng som før gjenpåtrykning av godkjent spenning på den aktuelle relévikhngen (Al, Bl) etter avbrudd p g a for lav spenning, vil skje ved lavere frekvens enn uten forsinkelsesinnretningen

4 Styresystem for en elektromotor, omfattende et dnftsrelé (10) med relévikhng (Al, Bl) med respektive relékontakter (A, B), et manøverorgan (13), hvilken motor via strømle-dere er koplet til releet (10) og en strømkilde (11) idet en operatør ved hjelp av manø-verorganet (13) styrer strømpådraget til motorens armatur/anker (9) og feltvik-ling(er)/feltmagnet(er) (M) på en slik måte at motorens dnft styres, karakterisert ved at systemet videre omfatter en sikkerhetsfunksjonsenhet (15) og det er tilveiebrakt følere/avføhngsorganer anordnet på egnete målesteder i systemet/motorkretsen tilkoplet enheten (15) og anordnet slik at når det ikke eksisterer styresignal til releene (Al, Bl) aktiveres begge releenes kontakter (A, B) og motoren stopper

5 Styresystem ifølge krav 4, karakterisert ved atsikker-hetsfunksjonsenheten (15) er tilveiebrakt med terminaler (Sl, S2) som via ledninger er tilkoplet manøverorganet (13), ledninger (1, 2) er tilkoplet en side av de respektive relevikhngene (Al, Bl), slik at spenningen på viklingene (Al, Bl) kan avføles og avgis som et signal til de tilkoplede terminalene på enheten (15), hvis motsatte sider via en ledning (3) er koplet til strømkilden (11), og terminaler (Sl, S2) er tilkoplet de i releets (10) hvilestilling ikkeenergiserte relekontaktene (A, B), eller andre egnete målesteder i system/motorkretsen, eksempelvis ved overgangen mellom armaturen (9) og feltvik-hngen(e) (M) slik at det kan avføles om relekontaktene (A, B) er i aktiv stilling (energisert) idet den avfølte verdien kan sammenliknes med en referanseverdi, og den avfølte stillingen avgis som et signal til terminalene (Sl, S2), og signalene fra de respektive relekontaktene (A, B) og relevikhngene (Al, Bl) sammenliknes i enheten (15), og det i enheten (15) er tilveiebrakt en innretning som ved uoverenstemmelse mellom de respektive sammenliknede signalene umiddelbart påtrykker et dnftssignal på den motsatte siden av den aktuelle relevikhngen (Al, Bl), slik at den elektnske kretsen brytes og motoren stopper

6 System ifølge krav 5, karakterisert ved at enheten (15) videre omfatter en terminal (SV) som via en ledning er tilkoplet en ledning (3) tilkoplet i et knutepunkt mellom to relevikhnger (Al, Bl) eller lnngangsspenningen på motoren/styresystemet, slik at spenningen i dette punktet kan avføles og avgis som et signal til terminalen (SV), og det i enheten (15) er tilveiebrakt en innretning som bedømmer om den avfølte spenningen er for lav i forhold til en på forhånd bestemt terskelverdi hvorved releene ikke klapper, men er nær grensen for dette, og en dertil egnet forsinkelsesinnretmng som aktiviseres før hver påtrykning av spenning på den motsatte siden av den aktuelle relevikhngen (Al, Bl) slik at ved releklapping vil dette skje ved en lavere frekvens enn uten forsinkelsesinnretningen

7 Styresystem ifølge krav 4, karakterisert ved at sikker-het sfunksjonsenhet en (15) er utstyrt med terminaler som via ledninger er tilkoplet ma-nøverorganet (13), og en terminal (SV) som via en ledning er tilkoplet en leder/ledning (3) tilkoplet i et knutepunkt mellom to motstående relevikhnger (Al, Bl), eller et annet egnet målepunkt i system/motorkretsen, slik at spenningen i dette punktet kan avføles og avgis som et signal til terminalen (SV), og det i enheten (15) er tilveiebrakt en innretning som bedømmer om den avfølte spenningen er for lav i forhold til en på forhånd bestemt terskelverdi, og en dertil egnet forsinkelsesinnretning som aktiviseres før hver påtrykning av spenning på den motsatte siden av den aktuelle relevikhngen (Al, Bl) slik at ved releklapping vil dette skje ved en lavere frekvens enn uten forsinkelsesinnretningen

8 System ifølge et av kravene 4-7, karakterisert ved at manøverorganet (13) omfatter en eller flere av joystick, touchpanel, knapper, radiosig-nalmottager, automatstyring med egen intelligens og/eller brytere

9 System ifølge et av kravene 4-7, karakterisert ved at avfølerne/følennnretmngene omfatter mikrobrytere og/eller andre egnete måleinnret-mnger eller givere

10 System ifølge et av kravene 4 - 9, karakterisert ved at det er anordnet en termobryter (16) koplet mellom motorarmaturen og sikkerhetsfunksjonsenheten (15)