|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] Предложен способ управления процессом торможения приводного двигателя (5). От приводного двигателя (5) приводится стиральный барабан (3) стиральной машины (1). По меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток (I B ,), обусловленный индуцируемым приводным двигателем (5) электрическим тормозным напряжением, направляется на омическое сопротивление посредством замыкания электрического переключателя (31, 34, 37). Производится определение температуры (Т) приводного двигателя (5) и задается предельное значение (T G ) температуры (Т). Электрический переключатель (31, 34, 37) активизируется во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) приводного двигателя (5) оставалась ниже заданного предельного значения (T G ). Предпочтительно, омическое сопротивление, на которое направляется тормозной ток (I B ), образовано омическим сопротивлением фазной обмотки (7, 8, 9) статора приводного двигателя (5). Кроме того, в рамках изобретения предложено приводное устройство (2) и стиральная машина (1). 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Предложен способ управления процессом торможения приводного двигателя (5). От приводного двигателя (5) приводится стиральный барабан (3) стиральной машины (1). По меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток (I B ,), обусловленный индуцируемым приводным двигателем (5) электрическим тормозным напряжением, направляется на омическое сопротивление посредством замыкания электрического переключателя (31, 34, 37). Производится определение температуры (Т) приводного двигателя (5) и задается предельное значение (T G ) температуры (Т). Электрический переключатель (31, 34, 37) активизируется во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) приводного двигателя (5) оставалась ниже заданного предельного значения (T G ). Предпочтительно, омическое сопротивление, на которое направляется тормозной ток (I B ), образовано омическим сопротивлением фазной обмотки (7, 8, 9) статора приводного двигателя (5). Кроме того, в рамках изобретения предложено приводное устройство (2) и стиральная машина (1).
Евразийское (21) 201390517 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. D06F33/02 (2006.01)
2013.П.29 D06F37/30 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2011.10.05
(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОРМОЖЕНИЯ ПРИВОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ СТИРАЛЬНОЙ МАШИНЫ, ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО И СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА
(31) 102010042487.0
(32) 2010.10.15
(33) DE
(86) PCT/EP2011/067346
(87) WO 2012/049042 2012.04.19
(88) 2013.06.06
(71) Заявитель:
БСХ БОШ УНД СИМЕНС ХАУСГЕРЕТЕ ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Альбайрак Хасан Гёксер, Бётгер Торстен, Скриппек Йёрг (DE)
(74) Представитель:
Рыбаков В.М., Новоселова С.В., Дощечкина В.В., Липатова И.И., Хмара М.В. (RU) (57) Предложен способ управления процессом торможения приводного двигателя (5). От приводного двигателя (5) приводится стиральный барабан (3) стиральной машины (1). По меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток (IB,), обусловленный индуцируемым приводным двигателем (5) электрическим тормозным напряжением, направляется на омическое сопротивление посредством замыкания электрического переключателя (31, 34, 37). Производится определение температуры (Т) приводного двигателя (5) и задается предельное значение (TG) температуры (Т). Электрический переключатель (31, 34, 37) активизируется во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) приводного двигателя (5) оставалась ниже заданного предельного значения (TG). Предпочтительно, омическое сопротивление, на которое направляется тормозной ток (IB), образовано омическим сопротивлением фазной обмотки (7, 8, 9) статора приводного двигателя (5). Кроме того, в рамках изобретения предложено приводное устройство (2)
и стиральная машина (1).
о" / ' ~ \ "7
! . "-
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОРМОЖЕНИЯ ПРИВОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ СТИРАЛЬНОЙ МАШИНЫ, ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО И
СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу управления процессом торможения приводного двигателя, от которого приводится стиральный барабан стиральной машины. По меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный 10 тормозной ток, обусловленный индуцируемым приводным двигателем электрическим тормозным напряжением, направляется на омическое сопротивление посредством замыкания электрического переключателя. Кроме того, изобретение относится к приводному устройству и стиральной машине, которые рассчитаны на осуществление такого способа.
Предшествующий уровень техники
На уровне техники для торможения приводного двигателя стиральной машины в цепь обмоток статора включается тормозной резистор. Таким образом, приводной двигатель может активно затормаживаться; электрическая энергия,
20 вырабатываемая приводным двигателем в режиме генератора, преобразуется на тормозном резисторе в тепло. Такой способ описан, например, в WO 99/10584 А1.
В ЕР 1 512 785 А1 описан другой способ, согласно которому электроэнергия, вырабатываемая при торможении стирального барабана, может сохраняться непосредственно в конденсаторе промежуточного звена или преобразовываться в
25 тепло на омическом сопротивлении. При необходимости, тормозной резистор можно включить параллельно конденсатору промежуточного звена.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является такое усовершенствование способа, 30 подобного способам, известным из уровня техники, которое позволит защитить приводной двигатель от перегрузки во время процесса торможения.
Согласно изобретению, эта задача решается способом, приводным устройством и стиральной машиной с признаками, раскрываемыми в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Выгодные и 35 предпочтительные варианты исполнения изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы или в последующем описании.
Способ, предлагаемый изобретением, предназначен для управления процессом торможения приводного двигателя, от которого приводится стиральный барабан стиральной машины. По меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток, обусловленный индуцируемым приводным 5 двигателем электрическим тормозным напряжением, направляется на омическое сопротивление, в частности, посредством замыкания электрического переключателя. Определяется температура приводного двигателя и задается предельное значение температуры. Во время процесса торможения электрический переключатель активизируется таким образом, чтобы температура приводного
10 двигателя оставалась ниже заданного предельного значения.
Таким образом, согласно изобретению, во время процесса торможения ток, протекающий через омическое сопротивление, управляется таким образом, чтобы температура приводного двигателя не превышала предварительно заданное предельное значение. Предпочтительно, управление током, протекающим через
15 сопротивление, или активизация электрического переключателя предполагает, что средняя сила тормозного тока и/или длительность тока и/или момент времени, в который электрический переключатель замыкается во время процесса торможения, устанавливается в зависимости от найденной температуры приводного двигателя. Предельное значение температуры приводного двигателя может быть определено,
20 например, в процессе разработки приводного двигателя и записано в блок управления.
Способ, предлагаемый изобретением, выгоден тем, что приводной двигатель может быть быстро заторможен путем направления тормозного тока на резистор, и при этом не будет превышаться предельное значение температуры. На уровне
25 техники потребовалось бы рассчитать приводной двигатель под самые неблагоприятные условия эксплуатации, чтобы двигатель смог выдерживать пики температуры, возникающие во время процесса торможения. В частности, пришлось бы сконструировать приводной двигатель в расчете на максимальную температуру окружающей среды на месте установки стиральной машины, максимальную загрузку
30 стирального барабана и наиболее длительную программу стирки, имеющуюся в стиральной машине. Способ, предлагаемый изобретением, позволяет сконструировать приводной двигатель в расчете на эксплуатацию при более низких температурах и, тем самым, удешевить его производство. В частности, предельная температура может быть задана таким образом, чтобы приводной двигатель
35 эксплуатировался при более низких температурах и, тем самым, не перегревался. Еще одно преимущество способа, описываемого изобретением, перед уровнем
техники заключается в том, что приводной двигатель не отключается вследствие
слишком высокой температуры во время процесса торможения и, тем самым, не
прерывает процесс стирки. На уровне техники пришлось бы отключать приводной
двигатель в том случае, когда его температура превысила бы пороговое значение.
5 Предпочтительно, стиральная машина имеет ременный привод, то есть,
стиральный барабан приводится ремнем от приводного двигателя. В результате снижается тепловая нагрузка на приводной двигатель при торможении, и двигатель может быстро затормозиться при заданной предельной температуре, не испытывая тепловой перегрузки.
10 Предпочтительно, омическое сопротивление образовано фазной обмоткой
статора приводного двигателя, то есть, тормозной ток через электрический переключатель снова направляется на фазную обмотку. Таким образом, электроэнергия, поставляемая приводным двигателем во время процесса торможения, преобразуется в тепло непосредственно на приводном двигателе, то
15 есть, дополнительный тормозной резистор (который, как описано в ЕР 1 512 785 А1, включается параллельно конденсатору промежуточного звена) становится излишним. Кроме того, теплоемкость приводного двигателя существенно выше теплоемкости тормозного резистора, поэтому приводной двигатель может поглотить значительно большее количество тепла. Таким образом, он может затормозиться
20 значительно быстрее. Если приводной двигатель представляет собой многофазный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, например, синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов или бесщеточный двигатель постоянного тока, то фазные обмотки (попарно или все вместе) могут замыкаться накоротко друг на друга, по меньшей мере, периодически во время процесса
25 торможения статора, а тормозной ток может направляться на фазные обмотки. Выгоден вариант, в котором для соединения фазных обмоток друг с другом используются электрические переключатели, уже имеющиеся в преобразователе или инверторе.
Таким образом, омическое сопротивление, на которое направляется 30 тормозной ток во время процесса торможения, может быть образовано фазной обмоткой статора или ее омическим сопротивлением. Сопротивление обмотки статора может составлять, например, от 0,5 до 3 Ом, например, 1 Ом.
Текущая температура приводного двигателя может быть определена перед началом процесса торможения, а график зависимости частоты вращения 35 приводного двигателя от времени для периода процесса торможения может быть задан до начала торможения в зависимости от температуры. Таким образом, еще
до начала процесса торможения легко (то есть, без больших затрат на управление или регулирование) предотвращается превышение заданного предельного значения температурой приводного двигателя во время процесса торможения. Под предварительно заданным графиком частоты вращения может пониматься, 5 например, задание среднего замедления и / или зависимости замедления приводного двигателя от времени. В частности, в начале процесса торможения, то есть, непосредственно после запуска процесса торможения, приводной двигатель может нагреваться до относительно высоких температур, то есть, замедление приводного двигателя может быть предварительно задана в зависимости от
10 полученной температуры, по меньшей мере, для начала процесса торможения.
В качестве дополнения или альтернативы частота вращения может непрерывно регулироваться во время процесса торможения в зависимости от температуры приводного двигателя, измеренной в каждый конкретный момент времени. Например, при относительно быстро растущей и приближающейся к
15 предельному значению температуре приводного двигателя можно было бы значительно уменьшить его замедление. Напротив, при относительно умеренно растущей температуре приводного двигателя его замедление может быть усилено с соответствии с ситуацией. Непрерывное регулирование частоты вращения в зависимости от температуры приводного двигателя, измеренной в каждый
20 конкретный момент времени, выгодно тем, что во время процесса торможения непрерывно проверяется, не превысила ли температура приводного двигателя заданное предельное значение. Таким образом, путем соответствующей активизации электрического переключателя и связанного с ней управления тормозным током можно регулировать текущую температуру приводного двигателя.
25 В одном из вариантов исполнения предусматривается, что перед началом
процесса торможения производится оценка температуры приводного двигателя для процесса торможения, и электрический переключатель активизируется в зависимости от найденной температуры. В частности, перед началом процесса торможения можно оценить максимальную температуру для процесса торможения.
30 В этом варианте исполнения, предпочтительно, зависимость частоты вращения приводного двигателя от времени для процесса торможения задается перед началом этого процесса в зависимости от найденного максимального значения. Иными словами, такая температура приводного двигателя может быть определена еще перед началом процесса торможения, и эту температуру, предположительно,
35 можно было бы регулировать во время процесса торможения. Благодаря подобному прогнозу температуры зависимость частоты вращения или замедления приводного
двигателя от времени можно было бы надежно задать еще до начала процесса торможения, не превышая заданную предельную температуру. Кроме того, можно спрогнозировать значения температуры для различных характеристик частоты вращения или различных значений замедления для процесса торможения и 5 сравнить их между собой до начала процесса торможения. После этого можно задать для процесса торможения такую характеристику частоты вращения или замедления, которая обеспечит максимально возможное замедление приводного двигателя без превышения предельной температуры приводного двигателя. Такой способ выгоден тем, что приводной двигатель, с одной стороны, быстро 10 затормаживается, а с другой стороны, не испытывает чрезмерной тепловой нагрузки.
Кроме того, в одном из вариантов исполнения электрический переключатель активизируется во время процесса торможения таким образом, чтобы приводной двигатель затормаживался с максимально возможным замедлением с учетом
15 предельной температуры приводного двигателя. Таким образом, длительность процесса замедления сводится к минимуму, и при этом не превышается предельная температура приводного двигателя.
Процесс торможения может выполняться между двумя следующими друг за другом циклами разгона приводного двигателя. В этом случае длительность
20 периода между циклами разгона может устанавливаться в зависимости от определяемой температуры приводного двигателя (в частности, определенной во время процесса торможения). В частности, длительность периода между циклами разгона устанавливается таким образом, чтобы температура приводного двигателя не превышала предельное значение ни во время последующего цикла разгона, ни
25 во время следующего за ним процесса торможения. То есть, длительность периода устанавливается таким образом, чтобы температура приводного двигателя могла в достаточной мере снизиться после предыдущего цикла разгона. Таким образом, во время последующего цикла разгона приводной двигатель может ускориться, например, до предварительно заданной частоты вращения, после чего снова
30 затормозиться, не превышая предельной температуры. Длительность периода между циклами разгона может превышать фактическую длительность процесса торможения, то есть, приводной двигатель может сначала затормозиться до требуемой частоты вращения, в частности, до полной остановки, а следующий цикл разгона может начаться только после затормаживания приводного двигателя.
35 Если температура приводного двигателя определяется перед началом
процесса торможения, например, при частоте вращения приводного двигателя,
соответствующей центрифугированию, то момент начала процесса торможения может устанавливаться в зависимости от этой температуры. Таким образом, например, длительность цикла разгона может изменяться в зависимости от текущей температуры приводного двигателя, в частности, таким образом, чтобы предельное 5 значение температуры приводного двигателя не превышалось ни во время цикла разгона, ни во время процесса торможения. В частности, процесс торможения может быть начат тогда, когда температура приводного двигателя в режиме центрифугирования превысит пороговое значение, которое меньше предельного значения. Это пороговое значение может быть выбрано таким образом, чтобы
10 максимальная температура во время процесса торможения была ниже заданного предельного значения.
В принципе, температура приводного двигателя может измеряться датчиком. Однако, оказался выгодным вариант, в котором температура приводного двигателя определяется управляющим устройством, которое активизирует электрический
15 переключатель и приводной двигатель, при помощи заложенной в управляющее устройство характеристики и / или рассчитывается при помощи заложенной в управляющее устройство математической формулы. Таким образом, в стиральную машину не требуется устанавливать дополнительный температурный датчик. Например, температура приводного двигателя может зависеть от известных
20 параметров этого двигателя, например, от сопротивления обмотки статора или от сопротивления фазной обмотки при постоянной температуре и/или числе пар полюсов. Определение температуры приводного двигателя может также происходить с учетом измеренных значений фазного тока приводного двигателя и/или измеренных значений постоянного напряжения промежуточного звена и/или
25 значений фазного напряжения. В частности, в многофазном приводном двигателе, предпочтительно, синхронном двигателе с возбуждением от постоянных магнитов или бесщеточном двигателе постоянного тока, обычно и без того измеряется фазный ток и напряжение промежуточного звена, в частности, при помощи управляющего устройства. Кроме того, управляющему устройству обычно известно
30 и фазное напряжение, приложенное между фазными обмотками приводного двигателя. Таким образом, без больших затрат можно определить электрическую мощность, поставляемую приводным двигателем во время его торможения, и, тем самым, температуру приводного двигателя. В данном варианте исполнения приводной двигатель представляет собой многофазный приводной двигатель, в
35 частности, синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов или бесщеточный двигатель постоянного тока. Такой приводной двигатель может
быстро затормаживаться технически простым способом, в частности, путем направления тормозного тока на омическое сопротивление.
Изобретение относится также к приводному устройству для стирального барабана стиральной машины. Приводное устройство содержит приводной 5 двигатель для приведения в движение стирального барабана, а также управляющее устройство, для активизации приводного двигателя, рассчитанное на, по меньшей мере, периодическое во время процесса торможения направление обратного тормозного тока, обусловленного индуцируемым приводным двигателем электрическим тормозным напряжением, на омическое сопротивление путем
10 замыкания электрического переключателя. В приводном устройстве предусмотрена возможность определения температуры приводного двигателя, а предельное значение температуры заложено в управляющее устройство. Управляющее устройство устроено так, чтобы оно активизировало электрический переключатель во время процесса торможения таким образом, чтобы температура приводного
15 двигателя оставалась ниже заданного предельного значения. Предпочтительно, сопротивление, на которое направляется тормозной ток, представляет собой омическое сопротивление фазной обмотки приводного двигателя.
Изобретение относится также к стиральной машине с таким приводным устройством.
20 Предпочтительные варианты способа, описываемого изобретением, и их
преимущества в равной степени относятся к приводному устройству, описываемому изобретением, и к стиральной машине, описываемой изобретением, и наоборот.
Прочие преимущества изобретения следуют из пунктов формулы, фигур и последующего описания фигур. Все вышеупомянутые признаки и сочетания
25 признаков, а также признаки и сочетания признаков, описываемые ниже и/или показанные только на фигурах, могут применяться не только в указанных комбинациях, но и в прочих комбинациях, а также по отдельности.
Перечень фигур, чертежей
30 Изобретение детально рассматривается ниже на основании
предпочтительного варианта исполнения с учетом прилагаемых фигур, на которых: Фиг. 1: схематичный вид стиральной машины согласно одному из вариантов. Фигура 2: пример характеристик температуры и частоты вращения приводного двигателя стиральной машины в зависимости от времени в режиме 35 центрифугирования, причем на основании характеристик подробнее рассматривается способ согласно одному из вариантов исполнения.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Стиральная машина 1, схематично показанная на фигуре 1, содержит приводное устройство 2, которое служит механическим приводом стирального барабана 3, расположенного в стиральной машине 1. В стиральном барабане 3 5 находится белье 4, которое стирается в стиральной машине 1. Приводное устройство 2 содержит приводной двигатель 5 и схемное устройство 6, предназначенное для эксплуатации приводного двигателя 5. В этом варианте исполнения приводной двигатель 5 представляет собой бесщеточный двигатель постоянного тока или синхронный двигатель с возбуждением от постоянных
10 магнитов и содержит три фазных обмотки 7, 8, 9. Фазная обмотка 7 электрически соединена с первым разъемом 10 приводного двигателя 5, фазная обмотка 8 соединена со вторым разъемом 11 приводного двигателя 5, а фазная обмотка 9 соединена с третьим электрическим разъемом 12 приводного двигателя 5.
Схемное устройство 6 содержит схемный вход 13 с первым и вторым
15 входным разъемом 14, 15, между которыми приложено электрическое переменное напряжение Uv питания. Переменное напряжение Uv питания предоставляется сетью электропитания.
Кроме того, схемное устройство 6 содержит три выходных разъема 16, 17, 18. Первый выходной разъем 16 соединен с первым разъемом 10 приводного двигателя
20 5, второй выходной разъем 17 соединен со вторым разъемом 11 приводного двигателя 5, а третий выходной разъем 18 соединен с третьим разъемом 12 приводного двигателя 5.
К входным разъемам 14, 15 подсоединен блок 19 питания, который показан на фигуре 1 лишь схематично и, как следует из фигуры 1, может содержать
25 мостовой выпрямитель. Блок 19 питания может также содержать прочие компоненты, в частности, сетевой фильтр и т.п. Блок 19 питания производит постоянное электрическое напряжение Uz промежуточного звена, приложенное между выходными разъемами 20, 21. При этом на выходном разъеме 21 имеет место опорный потенциал В. Между выходными разъемами 20, 21 блока 19 питания,
30 то есть, параллельно блоку 19 питания включен конденсатор 22 промежуточного звена. Таким образом, постоянное напряжение Uz промежуточного звена, произведенное блоком 19 питания, поступает на конденсатор 22 промежуточного звена.
Параллельно конденсатору 22 промежуточного звена включен делитель 23 35 напряжения, который в данном варианте исполнения содержит два омических сопротивления 24. Между сопротивлениями 24 находится узловая точка 25, с
которой может сниматься напряжение Us, в частности, относительно опорного потенциала В. Амплитуда напряжения Us, выработанного делителем 23 напряжения, служит мерой амплитуды постоянного напряжения Uz промежуточного звена.
5 Параллельно блоку 19 питания, конденсатору 22 промежуточного звена и
делителю 23 напряжения включен преобразователь или инвертор 26. Инвертор 26 содержит первую цепь 27, вторую цепь 28 и третью цепь 29. Первая, вторая и третья цепи 27, 28, 29 соединены, с одной стороны, с выходным разъемом 20 блока 19 питания, а с другой стороны, с опорным потенциалом В или выходным разъемом
10 21 блока 19 питания. Первая цепь 27 включает два электрических переключателя 30, 31. Узловая точка 32, расположенная между электрическими переключателями 30, 31, соединена с первым выходным разъемом 16 схемного устройства 6. Вторая цепь 28 включает, соответственно, два электрических переключателя 33, 34. Узловая точка 35, расположенная между электрическими переключателями 33, 34,
15 соединена со вторым выходным разъемом 17 схемного устройства 6. Соответственно, третья цепь 29 включает два электрических переключателя 36, 37. Узловая точка 38, расположенная между электрическими переключателями 36, 37, соединена с третьим выходным разъемом 18 схемного устройства 6 и, тем самым, с третьим разъемом 12 приводного двигателя 5. Электрические переключатели 30,
20 31, 33, 34, 36, 37 в данном варианте исполнения представляют собой биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).
Кроме того, схемное устройство 6 содержит управляющее устройство 39, которое в данном варианте исполнения может включать микропроцессор и / или микроконтроллер. Управляющее устройство 39 служит для активизации инвертора
25 26, точнее говоря, электрических переключателей 30, 31, 33, 34, 36, 37.
Путем соответствующей активизации инвертора 26 управляющее устройство 39 может управлять частотой вращения приводного двигателя 5 и, тем самым, частотой вращения стирального барабана 3 и / или регулировать ее. Управляющее устройство 39 может также измерять постоянное напряжение Uz промежуточного
30 звена, в частности, в зависимости от электрического напряжения Us, поставляемого делителем 23 напряжения. Управляющее устройство 39 соединено с узловой точкой 25 делителя 23 напряжения. Таким образом, управляющее устройство 39 определяет напряжение Us и, тем самым, может судить о постоянном напряжении Uz промежуточного звена.
35 Для активизации приводного двигателя необходимо приложить переменное
напряжение U12, U22, U13 между разъемами 10 и 11, 11 и 12, 10 и 12, то есть, к
фазным обмоткам 7, 8, 9 приводного двигателя 5. Управляющему устройству 39 известны амплитуды каждого из этих напряжений U12, U22, U13; таким образом, оно определяет постоянное напряжение Uz промежуточного звена и активизирует инвертор 26.
5 Кроме того, управляющее устройство 39 определяет фазные токи h, l2, 1з,
которые протекают через фазные обмотки 7, 8, 9 приводного двигателя 5. Для этого управляющее устройство 39 соединено с узловой точкой 41 первой цепи 27, расположенной между электрическим переключателем 31 и включенным последовательно с ним омическим сопротивлением 40. Кроме того, управляющее
10 устройство 39 соединено с узловой точкой 42, расположенной между электрическим переключателем 34 и включенным последовательно с ним омическим сопротивлением 43 во второй цепи 28. Кроме того, управляющее устройство 39 соединено с узловой точкой 44, расположенной между электрическим переключателем 37 и включенным последовательно с ним омическим
15 сопротивлением 45 в третьей цепи 29. Таким образом, управляющее устройство 39 может снимать соответствующее падение напряжения на сопротивлениях 40, 43, 45 и, тем самым, определять силу фазных токов h, l2, 1з, которые протекают через фазные обмотки 7, 8, 9 приводного двигателя 5.
Теперь рассмотрим режим центрифугирования стиральной машины 1, в
20 котором приводной двигатель 5 ускоряется до высокой частоты вращения. Стиральная машина 1 содержит ременный привод, то есть, приводной двигатель 5 соединен ременной передачей с заданным передаточным числом со стиральным барабаном 3. Передаточное число может равняться, например, примерно 10. Это означает, что частота вращения приводного двигателя 5 десятикратно превышает
25 частоту вращения стирального барабана 3. Когда стиральный барабан 3 разгоняется до частоты вращения 1000 об/мин, частота вращения приводного двигателя 5 составляет примерно 10000 об/мин. Режим центрифугирования известным образом делится на несколько циклов разгона, во время которых приводной двигатель 5 ускоряется до заданной частоты вращения, после чего снова
30 затормаживается до меньшей частоты вращения, в частности, до 0 об/мин. Ниже детально рассматривается способ, описываемый данным вариантом исполнения и относящийся к управлению процессом торможения в режиме центрифугирования.
Чтобы быстро затормозить приводной двигатель 5, во время процесса торможения можно активизировать электрические переключатели 31, 34, 37 (нижние
35 переключатели инвертора 26), в частности, их можно замкнуть попарно или все вместе. В этом случае тормозной ток lB, обусловленный индуцируемым приводным
двигателем 5 тормозным напряжением, целенаправленно возвращается на фазные обмотки 7, 8, 9 приводного двигателя 5, то есть, остается в соответствующей цепи фазных обмоток 7, 8, 9. Электроэнергия, поставляемая приводным двигателем 5 во время процесса торможения, преобразуется в тепло на омическом сопротивлении 5 фазной обмотки 7, 8, 9. При этом электрические переключатели 31, 34, 37 могут переключаться, например, с частотой 16 кГц. Коэффициент заполнения, задающий отношение промежутка времени, в течение которого электрические переключатели 31, 34, 37 замкнуты, к длительности периода, в этом случае может произвольно устанавливаться управляющим устройством 39.
10 Путем активизации электрических переключателей 31, 34, 37 во время
процесса торможения фазные обмотки 7, 8, 9 как бы замыкаются накоротко друг на друга или на опорный потенциал В. Таким образом, используется тот факт, что (в отличие от универсальных или асинхронных двигателей) в синхронном двигателе с возбуждением от постоянных магнитов магнитное поле создается постоянными
15 магнитами в роторе, и магнитное поле или поле возбуждения не может быть отключено, то есть, действует постоянно. Если обмотки статора, то есть, фазные обмотки 7, 8, 9 замыкаются накоротко, то после этого в таких обмотках под действием вращательного движения и магнитного поля ротора наводится электрическое тормозное напряжение, и протекает тормозной ток lB (ток короткого
20 замыкания). Поскольку при коротком замыкании фазных обмоток 7, 8, 9 статора электроэнергия более не подводится к приводному двигателю 5 и не отводится от него (электрические переключатели 30, 33, 36 остаются разомкнутыми), то, согласно закону сохранения энергии, общая кинетическая энергия вращающегося приводного двигателя 5, стирального барабана 3 и белья 4 должна быть преобразована в
25 энергию омических потерь, то есть, в тепло на фазных обмотках 7, 8, 9. Такой способ выгоден тем, что стиральный барабан 3 может затормаживаться со значительно большим замедлением про сравнению с естественным ходом вещей, то есть, холостым ходом.
Поскольку энергия преобразуется в тепло на омическом сопротивлении
30 фазных обмоток 7, 8, 9, то температура приводного двигателя 5, точнее говоря, его статора, может значительно повышаться во время процесса торможения. Поэтому в данном варианте исполнения управляющее устройство 39 рассчитывает текущую температуру приводного двигателя 5. В частности, управляющее устройство 39 может рассчитывать температуру приводного двигателя 5 в зависимости от
35 измеренных значений фазных токов \ь l2, 1з или, для тормозного тока lB, в зависимости от измеренных значений постоянного напряжения Uz промежуточного
звена и значений фазных напряжений Ui2, и2з, U13. При этом управляющее устройство 39 может также учитывать загрузку стирального барабана 3, то есть, вес белья 4, а также омическое сопротивление фазных обмоток 7, 8, 9. Расчет температуры может происходить, например, следующим образом: сначала 5 определяется электрическая мощность (потребляемая приводным двигателем 5 или отдаваемая приводным двигателем 5), а на основании найденной электрической мощности рассчитывается температура.
Кроме того, в управляющее устройство 39 заложено максимальное предельное значение температуры, и управляющее устройство 39 управляет
10 переключателями 31, 34, 37 во время процесса торможения таким образом, чтобы температура приводного двигателя 5 не превышала заданное предельное значение. Предельное значение температуры может быть заложено в управляющее устройство 39, в частности, например, в память управляющего устройства 39, еще во время разработки приводного устройства 2.
15 Теперь рассмотрим возможную характеристику режима центрифугирования
стиральной машины 1, которая изображена на фигуре 2. В верхней части фигуры 2 представлена зависимость температуры Т приводного двигателя 5 от времени для режима центрифугирования. В нижней части фигуры 2 представлена зависимость частоты п вращения приводного двигателя 5 от времени для режима
20 центрифугирования. По осям абсцисс отложено время t. Заданное предельное значение температуры Т обозначено как TG.
Режим центрифугирования начинается в момент t0 времени. Приводной двигатель 5 разгоняется до первой частоты щ вращения, которая достигается в момент ti времени. Между моментом ^ времени и следующим моментом t2 времени
25 приводной двигатель 5 вращается с постоянной частотой щ. Между моментом t2 времени и следующим моментом t3 времени приводной двигатель 5 разгоняется до второй частоты п2 вращения и работает с этой частотой п2 до момента t4 времени.
В течение промежутка времени между моментами t0 и t4 времени температура Т приводного двигателя 5 поднимается, в частности, сначала
30 относительно быстро, а затем все медленнее. В момент t0 времени температура Т приводного двигателя 5 соответствует, например, температуре окружающей среды на месте установки стиральной машины 1 или опорному значению. В момент t4 времени температура Т имеет значение Ti. Таким образом, в течение промежутка времени между моментами t0 и t4 времени температура Т увеличивается на
35 значение AT!.
Во время цикла ускорения приводного двигателя 5 от момента t0 времени до момента t4 времени управляющее устройство 39 рассчитывает текущую температуру Т приводного двигателя 5. Перед наступлением момента t4 времени управляющее устройство 39 рассчитывает также температуру Т приводного 5 двигателя 5 для последующего процесса торможения после момента t4 времени. Это означает, что управляющее устройство 39 составляет прогноз температуры Т, которая может возникнуть во время процесса торможения, еще до начала процесса торможения. Как правило, температура Т достигает максимума непосредственно после начала процесса торможения, что следует из графика температуры Т,
10 представленного на фигуре 2. Перед наступлением момента t4 времени управляющее устройство 39 рассчитывает максимальное значение Ттах1 для температуры Т. В частности, управляющее устройство 39 рассчитывает максимальное значение Ттах1 сначала для максимального замедления приводного двигателя 5, то есть, для коэффициента заполнения 100% при активизации
15 электрических переключателей 31, 34, 37. Если это максимальное значение Ттах1 превышает предельное значение TG, то управляющее устройство 39 рассчитывает максимальное значение Tmaxi для меньшего коэффициента заполнения и, тем самым, для меньшего замедления приводного двигателя 5. Если новое рассчитанное максимальное значение Ттах1 окажется ниже предельного значения
20 TG, то для предстоящего процесса торможения будет выбрана соответствующая ему характеристика замедления или частоты п вращения. Таким образом, управляющее устройство 39 еще до наступления момента t4 времени проверяет, для какой характеристики частоты п вращения текущее рассчитанное максимальное значение Ттах1 будет ниже заданного предельного значения TG. Предельное
25 значение TG может превышать опорное значение Т0, например, на 110 К.
Если управляющее устройство 39 обнаруживает, что предсказанное максимальное значение Ттах1 ниже предельного значения TG, то оно еще до наступления момента t4 времени задает замедление приводного двигателя 5 для последующего процесса торможения. В частности, управляющее устройство 39 еще
30 до наступления момента t4 времени определяет зависимость замедления или частоты п вращения приводного двигателя 5 от времени. При этом управляющее устройство 39 задает максимально возможное замедление, при котором не будет превышаться предельное значение TG.
Предварительное определение характеристики частоты п вращения или
35 замедления может также происходить в зависимости от текущей температуры Т, рассчитанной перед началом процесса торможения. Это может выглядеть
следующим образом: среднее замедление приводного двигателя 5 может быть выставлено примерно на 90 об/мин/с тогда, когда текущая температура Т будет ниже Т0 + 100 К, то есть, когда опорное значение Т0 не будет превышаться более чем на 100 К. Среднее замедление может быть выставлено примерно на 70 5 об/мин/с тогда, когда перед началом процесса торможения температура Т превысит значение Т0 + 100 К. Впоследствии среднее замедление может быть снижено примерно до 65 об/мин/с, когда перед началом процесса торможения температура Т превысит значение Т0 + 105 К. Если температура Т превысит значение Т0 + 110 К, приводной двигатель 5 может быть отключен.
10 В момент t4 времени запускается процесс торможения. Температура Т в
момент t5 времени достигает максимального значения Ттах1, после чего снова опускается. В период между моментом t4 времени и моментом t6 времени приводной двигатель 5 затормаживается, в частности, полностью затормаживается до частоты вращения п = 0 об/мин. Таким образом, в момент t6 времени приводной двигатель 5
15 останавливается. Процесс торможения приводного двигателя 5 завершен. Однако следующий цикл разгона или ускорения приводного двигателя 5 в момент t6 времени еще не запускается. Управляющее устройство 39 дожидается снижения температуры Т приводного двигателя 5, например, до заданного значения Т10 времени. Таким образом, управляющее устройство 39 может задать период
20 между двумя последовательными циклами ускорения приводного двигателя 5, в частности, в зависимости от температуры Т приводного двигателя 5, рассчитанной в течение этого периода. По истечении периода А^ после момента t4 времени управляющее устройство 39 запускает следующий цикл ускорения приводного двигателя 5, в частности, в момент t7 времени. Как и во время первого цикла
25 ускорения, приводной двигатель 5 во время второго цикла ускорения сначала ускоряется до первой частоты гн вращения, а затем до второй частоты п2 вращения, после чего снова затормаживается в момент t8 времени. Во время периода от момента t7 времени до момента t8 времени температура Т приводного двигателя 5 увеличивается, в частности, от значения Т10 времени до значения Т2 = Т0 + АТ2.
30 Управляющее устройство 39 определяет температуру Т и еще до наступления момента te времени рассчитывает максимальное значение Ттах2 для последующего процесса торможения приводного двигателя 5. Управляющее устройство 39 задает характеристику замедления или частоты п вращения приводного двигателя 5 для последующего процесса торможения, в частности, таким образом, чтобы
35 максимальное значение Ттах2 было ниже предельного значения TG. Например, управляющее устройство 39 может задать максимальное замедление приводного
двигателя 5 с учетом предельного значения TG. В момент t8 времени запускается процесс торможения, и температура Т приводного двигателя 5 достигает максимального значения ТТАХ2, после чего снижается. Приводной двигатель 5 затормаживается, в частности, полностью затормаживается до частоты вращения п 5 =0 об/мин. Таким образом, в момент t9 времени приводной двигатель 5 останавливается. Процесс торможения завершается в момент t9 времени. Тем не менее, температура Т приводного двигателя 5 может понижаться и дальше, в частности, до следующего момента t10 времени, в который запускается следующий цикл ускорения приводного двигателя 5. Период At2 времени между циклами 10 ускорения приводного двигателя 5 устанавливается управляющим устройством 39 в зависимости от температуры Т приводного двигателя 5, измеренной во время этого периода At2. То есть, третий цикл ускорения приводного двигателя 5 может быть запущен тогда, когда температура Т приводного двигателя 5 опустится до значения Т2о-
15 В момент t10 времени начинается третий цикл ускорения приводного
двигателя 5, во время которого двигатель сначала разгоняется до первой частоты гн вращения, а затем до второй частоты п2 вращения. В момент tn времени должен начинаться процесс торможения. В течение периода времени от t10 до tn температура Т приводного двигателя 5 поднимается, в частности, от значения Т20 до
20 значения Т3 = Т0 + АТ3. Перед наступлением момента tn времени управляющее устройство 39 определяет текущую температуру приводного двигателя 5 и рассчитывает максимальное значение Ттах3, до которого температура Т приводного двигателя 5 могла бы подняться во время следующего процесса торможения. Управляющее устройство 39 определяет, что быстрое торможение приводного
25 двигателя 5 может привести к превышению предельного значения TG. Поэтому управляющее устройство 39 задает сравнительно пологую характеристику частоты п вращения или относительно умеренное замедление приводного двигателя 5 для последующего процесса торможения. В частности, управляющее устройство 39 определяет такую характеристику частоты п вращения для процесса торможения,
30 при которой максимальное значение Ттах3 будет ниже предельного значения TG. В момент tn времени начинается процесс торможения, во время которого приводной двигатель 5 полностью затормаживается к моменту t12 времени. В этом случае управляющее устройство 39 также может устанавливать период At3 времени между третьим циклом ускорения и следующим циклом ускорения приводного двигателя 5.
35 Таким образом, управляющее устройство 39 может спрогнозировать
температуру Т приводного двигателя 5 для соответствующего процесса торможения
еще до фактического начала процесса торможения. Такой прогноз, сделанный управляющим устройством 39, учитывает загрузку стирального барабана 3 или вес белья 4, а также текущую частоту п вращения приводного двигателя 5. На основании сделанного прогноза управляющее устройство 39 может определить 5 механическую энергию или крутящий момент приводного двигателя 5, на основании механической энергии - электрическую энергию, а зная электрическую энергию и омическое сопротивление фазных обмоток 7, 8, 9 - температуру Т приводного двигателя 5.
Как уже говорилось, во время процесса торможения приводного двигателя 5
10 управляющее устройство 39 активизирует электрические переключатели 31, 34, 37. В начале каждого процесса торможения управляющее устройство 39 может сначала зарядить энергией, вырабатываемой приводным двигателем 5, конденсатор 22 промежуточного звена. В этом случае сначала активизируются электрические переключатели 30, 33, 36, в то время как переключатели 31, 34, 37 остаются
15 разомкнутыми. Если конденсатор 22 промежуточного звена зарядился, то переключатели 30, 33, 36 размыкаются, а переключатели 31, 34, 37 (как было указано ранее) активизируются.
Частота активизации переключателей 31, 34, 37 и, тем самым, характеристика частоты п вращения приводного двигателя могут непрерывно
20 регулироваться, в том числе, во время соответствующего процесса торможения, в частности, в зависимости от текущей температуры Т приводного двигателя 5. Таким образом, может быть обеспечено изменение температуры Т по необходимости. То есть, в зависимости от ситуации может быть исключено превышение температурой Т предельного значения TG. В случае, если ожидается превышение температурой Т
25 предельного значения TG, приводной двигатель 5 отключается. После этого система дожидается снижения температуры Т до значения ниже предельного значения TG. После этого приводной двигатель 5 снова включается.
Вместо преобразования энергии, поставляемой приводным двигателем 5 во время процесса торможения, в тепло на омическом сопротивлении фазных обмоток
30 7, 8, 9, можно включить в схемное устройство 6 отдельный тормозной резистор. Такой тормозной резистор может при необходимости подключаться параллельно конденсатору 22 промежуточного звена, в частности, при помощи электрического переключателя. В этом случае энергия, поставляемая приводным двигателем 5, может сначала накапливаться в конденсаторе 22 промежуточного звена, после чего
35 преобразовываться в тепло на тормозном резисторе. Электрический переключатель, посредством которого тормозной ток lB направляется на отдельный
тормозной резистор, активизируется в соответствии с описанным выше способом, в частности, таким образом, чтобы температура Т приводного двигателя 5 не превышала предельного значения TG.
5 СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
стиральная машина
приводное устройство
стиральный барабан
белье
приводной двигатель
схемное устройство
фазная обмотка
фазная обмотка
фазная обмотка
первый разъем приводного двигателя
второй разъем приводного двигателя
третий разъем приводного двигателя
схемный вход
первый входной разъем
второй входной разъем
первый выходной разъем
второй выходной разъем
третий выходной разъем
блок питания
выходной разъем
выходной разъем
конденсатор промежуточного звена
делитель напряжения
омические сопротивления
узловая точка
инвертор
цепь
цепь
цепь
электрический переключатель
электрический переключатель
узловая точка
электрический переключатель
электрический переключатель
узловая точка
электрический переключатель
электрический переключатель
узловая точка
управляющее устройство
омическое сопротивление
узловая точка
узловая точка
омическое сопротивление
узловая точка
омическое сопротивление
переменное напряжение питания
напряжение
постоянное напряжение промежуточного звена
U12
переменное напряжение
U23
переменное напряжение
U13 h, I
переменное напряжение 2, l3 фазные токи
тормозной ток
время
частота вращения
температура
предельное значение
Ti,
Тю, Т2, Т20, Т3, Tmaxi, Tmax2, Tmax3 значения температу
П1,
п2 значения частоты вращения
to-
t12 моменты времени
Ati,
, At2, At3 периоды времени
i, АТ2, АТ3 разности температур
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ управления процессом торможения приводного двигателя (5), 5 приводящего стиральный барабан (3) стиральной машины (1), в котором, по меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток (1в), обусловленный индуцируемым посредством приводного двигателя (5) электрическим тормозным напряжением (U12, 112з, U13), направляют на омическое сопротивление (7, 8, 9) путем замыкания электрического переключателя (31, 34, 37),
10 отличающийся тем, что определяют температуру (Т) приводного двигателя (5) и задают предельное значение (TG) температуры (Т), при этом электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) приводного двигателя (5) оставалась ниже заданного предельного значения (TG).
15 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что омическое сопротивление (7, 8, 9)
образовано фазной обмоткой (7, 8, 9) статора приводного двигателя (5).
3. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру (Т) приводного двигателя (5) определяют перед началом процесса торможения, и задают, до начала торможения, график зависимости частоты (п)
20 вращения приводного двигателя (5) от времени для периода процесса торможения в зависимости от температуры (Т).
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что перед началом процесса торможения производят оценку температуры (Т) приводного двигателя (5), в частности, максимального значения (Ттах1, Ттах2, Ттах3) температуры
25 (Т) для процесса торможения, а электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют в зависимости от найденной температуры (Т), и задают, в частности перед началом этого процесса, зависимость частоты (п) вращения приводного двигателя (5) от времени для процесса торможения в зависимости от найденной температуры (Т).
30 5. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют во время процесса торможения таким образом, чтобы приводной двигатель (5) затормаживался с максимально возможным замедлением с учетом предельного значения (TG) температуры (Т) приводного двигателя (5).
35 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
процесс торможения выполняют между двумя следующими друг за другом циклами
разгона приводного двигателя (5), и устанавливают длительность периода (Д^, At2, At3) между циклами разгона в зависимости от найденной температуры (Т) приводного двигателя (5).
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
5 температуру (Т) приводного двигателя (5) определяют перед началом процесса
торможения, и устанавливают момент (t4, t8, tn) начала процесса торможения в зависимости от этой температуры (Т).
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру (Т) приводного двигателя (5) определяют управляющим устройством
10 (39), которое активизирует электрический переключатель (31, 34, 37), при помощи заложенной в управляющее устройство (39) характеристики, и/или рассчитывают на основании заложенной в управляющее устройство (39) математической формулы.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что температуру (Т) приводного двигателя (5) определяют в зависимости от измеренных значений фазного тока (\ь
15 l2, 1з) приводного двигателя (5) и/или измеренных значений постоянного напряжения (Uz) промежуточного звена, питающего приводной двигатель (5), и/или измеренных значений тормозного тока (lB).
10. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что приводной двигатель (5) представляет собой многофазный приводной двигатель, в
20 частности, синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов.
11. Приводное устройство (2) для стирального барабана (3) стиральной машины (1), содержащее приводной двигатель (5) для приведения в движение стирального барабана (3), и управляющее устройство (39) для активизации приводного двигателя (5), рассчитанное на, по меньшей мере, периодическое во
25 время процесса торможения приводного двигателя (5) направление обратного тормозного тока (lB), обусловленного индуцируемым посредством приводного двигателя (5) электрическим тормозным напряжением (Ui2, U23, U13), на омическое сопротивление (7, 8, 9) путем замыкания электрического переключателя (31, 34, 37) приводного устройства (2), отличающееся тем, что в приводном устройстве (2)
30 обеспечена возможность определения температуры (Т) приводного двигателя (5), а в управляющее устройство (39) заложено предельное значение (TG) температуры (Т), при этом управляющее устройство (39) способно активизировать электрический переключатель (31, 34, 37) во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) приводного двигателя (5) оставалась ниже заданного предельного
35 значения (TG).
12. Стиральная машина со стиральным барабаном (3) и приводным устройством (2) для стирального барабана (3), причем приводное устройство (2) содержит приводной двигатель (5) для приведения в движение стирального барабана (3), и управляющее устройство (39) для активизации приводного 5 двигателя (5), рассчитанное на, по меньшей мере, периодическое во время процесса торможения приводного двигателя (5) направление обратного тормозного тока (1в), обусловленного индуцируемым посредством приводного двигателя (5) электрическим тормозным напряжением (U12, 112з, U13), на омическое сопротивление (7, 8, 9) путем замыкания электрического переключателя (31, 34, 37) приводного
10 устройства (2), отличающаяся тем, что в приводном устройстве (2) обеспечена возможность определения температуры (Т) приводного двигателя (5), а в управляющее устройство (39) заложено предельное значение (TG) температуры (Т), при этом управляющее устройство (39) способно активизировать электрический переключатель (31, 34, 37) во время процесса торможения таким образом, чтобы
15 температура (Т) приводного двигателя (5) оставалась ниже заданного предельного значения (TG).
1xi
uvl13!
О H
Fig.1
(19)
|
