Способ управления процессом торможения двигателя привода барабана стиральной машины, устройство привода указанного барабана и стиральная машина с этим устройством
Номер патента: 24508
Опубликовано: 30.09.2016
Авторы: Скриппек Йёрг, Бётгер Торстен, Альбайрак Хасан Гёксер
Формула / Реферат
1. Способ управления процессом торможения двигателя (5) привода барабана (3) для белья стиральной машины (1), в котором, по меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток (IB), обусловленный электрическим тормозным напряжением (U12, U23, U13), индуцируемым двигателем (5), направляют на омическое сопротивление (7, 8, 9) путем замыкания электрического переключателя (31, 34, 37), отличающийся тем, что определяют температуру (Т) двигателя (5), а электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) двигателя (5) оставалась ниже ее заданного предельного значения (TG).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что омическое сопротивление (7, 8, 9) образовано фазной обмоткой (7, 8, 9) статора двигателя (5).
3. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру (Т) двигателя (5) определяют перед началом процесса торможения и в зависимости от определенной температуры (Т) задают до начала торможения график зависимости частоты (n) вращения двигателя (5) от времени для периода процесса торможения.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что перед началом процесса торможения определяют температуру (Т) двигателя (5), а электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют в зависимости от определенной температуры (Т) и в зависимости от определенной температуры (Т) задают зависимость частоты (n) вращения двигателя (5) от времени для процесса торможения.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что определение температуры (Т) двигателя (5) представляет собой определение максимального значения (Tmax1, Tmax2, Tmax3) температуры (Т) для процесса торможения, а зависимость частоты (n) вращения двигателя (5) от времени для процесса торможения задают перед началом процесса торможения.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют во время процесса торможения таким образом, чтобы двигатель (5) затормаживался с максимально возможным замедлением с учетом предельного значения (TG) температуры (Т) двигателя (5).
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что процесс торможения выполняют между двумя следующими друг за другом циклами разгона двигателя (5) и устанавливают длительность периода (δt1, δt2, δt3) между циклами разгона в зависимости от определенной температуры (Т) двигателя (5).
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру (Т) двигателя (5) определяют перед началом процесса торможения и устанавливают момент (t4, t8, t11) начала процесса торможения в зависимости от этой температуры (Т).
9. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру (Т) двигателя (5) определяют управляющим устройством (39), посредством которого активизируют электрический переключатель (31, 34, 37) при помощи заложенной в управляющее устройство (39) справочной таблицы и/или рассчитывают на основании заложенной в управляющее устройство (39) математической формулы.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что температуру (Т) двигателя (5) определяют в зависимости от измеренных значений фазного тока (I1, I2, I3) двигателя (5) и/или измеренных значений постоянного напряжения (UZ) промежуточного звена, питающего двигатель (5), и/или измеренных значений тормозного тока (IB).
11. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что двигатель (5) представляет собой многофазный двигатель.
12. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что двигатель (5) представляет собой синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов.
13. Устройство (2) привода барабана (3) для белья стиральной машины (1), содержащее двигатель (5) и управляющее устройство (39) для активизации двигателя (5), выполненное с возможностью, по меньшей мере, периодически во время процесса торможения двигателя (5) направлять обратный тормозной ток (IB), обусловленный электрическим тормозным напряжением (U12, U23, U13), индуцируемым двигателем (5), на омическое сопротивление (7, 8, 9) путем замыкания электрического переключателя (31, 34, 37) устройства (2) привода, отличающееся тем, что устройство (2) привода выполнено с возможностью определять температуру (Т) двигателя (5), при этом управляющее устройство (39) способно активизировать электрический переключатель (31, 34, 37) во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) двигателя (5) оставалась ниже ее заданного предельного значения (TG), заложенного в управляющем устройстве (39).
14. Стиральная машина с барабаном (3) для белья и устройством (2) привода барабана (3) для белья по п.13.

Текст
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА БАРАБАНА СТИРАЛЬНОЙ МАШИНЫ, УСТРОЙСТВО ПРИВОДА УКАЗАННОГО БАРАБАНА И СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА С ЭТИМ УСТРОЙСТВОМ Предложен способ управления процессом торможения двигателя (5) привода барабана (3) для белья стиральной машины (1). По меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток (IB), обусловленный электрическим тормозным напряжением,индуцируемым двигателем (5), направляется на омическое сопротивление посредством замыкания электрического переключателя (31, 34, 37). Производится определение температуры (Т) двигателя(5). Электрический переключатель (31, 34, 37) активизируется во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) двигателя (5) оставалась ниже ее заданного предельного значения (TG). Предпочтительно омическое сопротивление, на которое направляется тормозной ток(IB), образовано омическим сопротивлением фазной обмотки (7, 8, 9) статора двигателя (5). Кроме того, в рамках изобретения предложено устройство (2) привода барабана (3) для белья стиральной машины (1) и стиральная машина (1) с этим устройством (2).(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БСХ ХАУСГЕРЕТЕ ГМБХ (DE) Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к способу управления процессом торможения двигателя, от которого приводится барабан для белья стиральной машины. По меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток, обусловленный электрическим тормозным напряжением, индуцируемым указанным двигателем, направляется на омическое сопротивление посредством замыкания электрического переключателя. Кроме того, изобретение относится к устройству привода указанного барабана и стиральной машине с этим устройством, 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, вырабатываемая приводным двигателем в режиме генератора, преобразуется на тормозном резисторе в тепло. Такой способ описан, например, в WO 99/10584 A1. В EP 1512785 A1 описан другой способ, согласно которому электроэнергия, вырабатываемая при торможении стирального барабана, может сохраняться непосредственно в конденсаторе промежуточного звена или преобразовываться в тепло на омическом сопротивлении. При необходимости, тормозной резистор можно включить параллельно конденсатору промежуточного звена. Сущность изобретения Задачей изобретения является такое усовершенствование способа, подобного способам, известным из уровня техники, которое позволит защитить двигатель привода барабана стиральной машины от перегрузки во время процесса торможения. Согласно изобретению эта задача решается способом, устройством привода барабана и стиральной машиной с признаками, раскрываемыми в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Выгодные и предпочтительные варианты исполнения изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы или в последующем описании. Способ, предлагаемый изобретением, предназначен для управления процессом торможения двигателя, от которого приводится барабан для белья стиральной машины. По меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток, обусловленный электрическим тормозным напряжением, индуцируемым указанным двигателем, направляется на омическое сопротивление, в частности посредством замыкания электрического переключателя. Определяется температура указанного двигателя. Во время процесса торможения электрический переключатель активизируется таким образом, чтобы температура указанного двигателя оставалась ниже ее заданного предельного значения. Таким образом, согласно изобретению во время процесса торможения ток, протекающий через омическое сопротивление, управляется таким образом, чтобы температура двигателя не превышала ее предварительно заданное предельное значение. Предпочтительно управление током, протекающим через 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 определенной температуры двигателя. Предельное значение температуры двигателя может быть определено, например, в процессе разработки двигателя и записано в блок управления. Способ, предлагаемый изобретением, выгоден тем, что двигатель может быть быстро заторможен путем направления тормозного тока на резистор, и при этом не будет превышаться предельное значение температуры. На уровне техники потребовалось бы рассчитать двигатель под самые неблагоприятные условия эксплуатации, чтобы такой двигатель смог выдерживать пики температуры, возникающие во время процесса торможения. В частности, пришлось бы сконструировать двигатель в расчете на максимальную температуру окружающей среды на месте установки стиральной машины, максимальную загрузку барабана бельем и наиболее длительную программу стирки, имеющуюся в стиральной машине. Способ, предлагаемый изобретением, позволяет сконструировать 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 двигатель эксплуатировался при более низких температурах и, тем самым, не перегревался. Еще одно преимущество способа, описываемого изобретением, перед уровнем техники заключается в том, что двигатель не отключается вследствие слишком высокой температуры во время процесса торможения и, тем самым, не прерывает процесс стирки. На уровне техники пришлось бы отключать двигатель в том случае, когда его температура превысила бы пороговое значение. Предпочтительно стиральная машина имеет ременный привод, то есть барабан приводится ремнем от двигателя. В результате снижается тепловая нагрузка на указанный двигатель при торможении, и он может быстро затормозиться при заданной предельной температуре, не испытывая тепловой перегрузки. Предпочтительно омическое сопротивление образовано фазной обмоткой статора двигателя, то есть тормозной ток через электрический переключатель снова направляется на фазную обмотку. Таким образом, электроэнергия, поставляемая указанным двигателем во время процесса торможения, преобразуется в тепло непосредственно на самом двигателе, то есть дополнительный тормозной резистор (который, как описано в EP 1512785 A1, включается параллельно конденсатору промежуточного звена) становится из-1 024508 лишним. Кроме того, теплоемкость двигателя существенно выше теплоемкости тормозного резистора,поэтому двигатель может поглотить значительно большее количество тепла. Таким образом, он может затормозиться значительно быстрее. Если 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 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 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 двигателя может быть определена перед началом процесса торможения, а график зависимости частоты вращения 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 указанного двигателя во время процесса торможения. Под предварительно заданным графиком частоты вращения может пониматься, например,задание среднего замедления и/или зависимости замедления двигателя от времени. В частности, в начале процесса торможения, то есть непосредственно после запуска процесса торможения, двигатель может нагреваться до относительно высоких температур, то есть замедление указанного двигателя может быть предварительно задано в зависимости от определенной 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 двигателя, измеренной в каждый конкретный момент времени. Например, при относительно быстро растущей и приближающейся к предельному значению температуре двигателя можно было бы значительно уменьшить его замедление. Напротив, при относительно умеренно растущей температуре двигателя его замедление может быть усилено с соответствии с ситуацией. Непрерывное регулирование частоты вращения в зависимости от температуры двигателя, измеренной в каждый конкретный момент времени, выгодно тем, что во время процесса торможения непрерывно проверяется, не превысила ли температура двигателя ее заданное предельное значение. Таким образом, путем соответствующей активизации электрического переключателя и связанного с ней управления тормозным током можно регулировать текущую температуру двигателя. В одном из вариантов исполнения предусматривается, что перед началом процесса торможения определяется температура двигателя для процесса торможения, и электрический переключатель активизируется в зависимости от определенной температуры. В частности, перед началом процесса торможения можно определить максимальную температуру для процесса торможения. В этом варианте исполнения предпочтительно зависимость частоты вращения двигателя от времени для процесса торможения задается перед началом этого процесса в зависимости от определенного максимального значения температуры. Иными словами, такая температура двигателя может быть определена еще перед началом процесса торможения, и эту температуру предположительно можно было бы регулировать во время процесса торможения. Благодаря подобному прогнозу температуры зависимость частоты вращения или замедления 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 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 двигателя без превышения предельной температуры указанного двигателя. Такой способ выгоден тем, что двигатель, с одной стороны, быстро 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 двигатель затормаживался с максимально возможным замедлением с учетом предельной температуры указанного двигателя. Таким образом, длительность процесса замедления сводится к минимуму, и при этом не превышается предельная температура двигателя. Процесс торможения может выполняться между двумя следующими друг за другом циклами разгона двигателя. В этом случае длительность периода между циклами разгона может устанавливаться в зависимости от определяемой температуры указанного двигателя (в частности, определенной во время процесса торможения). В частности, длительность периода между циклами разгона устанавливается таким образом, чтобы температура двигателя не превышала ее предельное значение ни во время последующего цикла разгона, ни во время следующего за ним процесса торможения. То есть длительность периода устанавливается таким образом, чтобы температура двигателя могла в достаточной мере сни-2 024508 зиться после предыдущего цикла разгона. Таким образом, во время последующего цикла разгона двигатель может ускориться, например, до предварительно заданной частоты вращения, после чего снова затормозиться, не превышая предельной температуры. Длительность периода между циклами разгона может превышать фактическую длительность процесса торможения, то есть двигатель может сначала затормозиться до требуемой частоты вращения, в частности до полной остановки, а следующий цикл разгона может начаться только после затормаживания двигателя. Если температура двигателя определяется перед началом процесса торможения, например, при частоте вращения 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 двигателя, в частности, таким образом, чтобы предельное значение температуры двигателя не превышалось ни во время цикла разгона,ни во время процесса торможения. В частности, процесс торможения может быть начат тогда, когда температура двигателя в режиме центрифугирования превысит пороговое значение, которое меньше предельного значения. Это пороговое значение может быть выбрано таким образом, чтобы максимальная температура во время процесса торможения была ниже ее заданного предельного значения. В принципе, температура двигателя может измеряться датчиком. Однако оказался выгодным вариант, в котором температура указанного двигателя определяется управляющим устройством, посредством которого активизируется электрический переключатель и двигатель, при помощи заложенной в управляющее устройство справочной таблицы и/или рассчитывается при помощи заложенной в управляющее устройство математической формулы. Таким образом, в стиральную машину не требуется устанавливать дополнительный температурный датчик. Например, температура двигателя может зависеть от известных параметров этого двигателя, например от сопротивления обмотки статора или от сопротивления фазной обмотки при постоянной температуре и/или числе пар полюсов. Определение температуры двигателя может также происходить с учетом измеренных значений фазного тока этого двигателя и/или измеренных значений постоянного напряжения промежуточного звена и/или значений фазного напряжения. В частности, в многофазном 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 и фазное напряжение, приложенное между фазными обмотками двигателя. Таким образом, без больших затрат можно определить электрическую мощность, поставляемую двигателем во время его торможения, и, тем самым, температуру указанного двигателя. В данном варианте исполнения двигатель представляет собой многофазный двигатель, в частности синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов или бесщеточный двигатель постоянного тока. Такой двигатель может быстро затормаживаться технически простым способом, в частности путем направления тормозного тока на омическое сопротивление. Изобретение относится также к устройству привода барабана для белья стиральной машины. Указанное устройство содержит двигатель привода барабана и управляющее устройство, для активизации указанного двигателя, выполненное с возможностью, по меньшей мере, периодически во время процесса торможения направлять обратный тормозной ток, обусловленный электрическим тормозным напряжением, индуцируемым указанным двигателем, на омическое сопротивление путем замыкания электрического переключателя. В указанном устройстве предусмотрена возможность определения температуры 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 двигателя оставалась ниже ее заданного предельного значения,заложенного в управляющее устройство. Предпочтительно сопротивление, на которое направляется тормозной ток, представляет собой омическое сопротивление фазной обмотки двигателя. Изобретение относится также к стиральной машине с указанным приводным устройством барабана для белья. 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 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 чертежей 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,фиг. 2 - пример характеристик температуры и частоты вращения приводного двигателя стиральной машины в зависимости от времени в режиме центрифугирования, причем на основании характеристик подробнее рассматривается способ согласно одному из вариантов исполнения. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Стиральная машина 1, схематично показанная на фиг. 1, содержит устройство 2 привода, которое служит механическим приводом барабана 3, расположенного в стиральной машине 1. В барабане 3 находится белье 4, которое стирается в стиральной машине 1. Устройство 2 содержит двигатель 5 привода барабана 3 для белья 4 и схемное устройство 6, предназначенное для эксплуатации двигателя 5. В этом варианте исполнения двигатель 5 представляет собой бесщеточный двигатель постоянного тока или синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов и содержит три фазных обмотки 7, 8, 9. Фазная обмотка 7 электрически соединена с первым разъемом 10 двигателя 5, фазная обмотка 8 соединена со вторым разъемом 11 двигателя 5, а фазная обмотка 9 соединена с третьим электрическим разъемом 12 двигателя 5. Схемное устройство 6 содержит схемный вход 13 с первым и вторым 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 двигателя 5, второй выходной разъем 17 соединен со вторым разъемом 11 двигателя 5, а третий выходной разъем 18 соединен с третьим разъемом 12 двигателя 5. К входным разъемам 14, 15 подсоединен блок 19 питания, который показан на фиг. 1 лишь схематично и, как следует из фиг. 1, может содержать 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, 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 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. 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 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, 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 двигателя 5. Электрические переключатели 30, 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 26, точнее говоря, электрических переключателей 30, 31, 33, 34, 36,37. Путем соответствующей активизации инвертора 26 управляющее устройство 39 может управлять частотой вращения двигателя 5 и, тем самым, частотой вращения стирального барабана 3 и/или регулировать ее. Управляющее устройство 39 может также измерять постоянное напряжение UZ промежуточного 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. Для активизации 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 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. Кроме того, управляющее устройство 39 определяет фазные токи I1, I2, I3, которые протекают через фазные обмотки 7, 8, 9 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 устройство 39 соединено с узловой точкой 42, расположенной между электрическим переключателем 34 и включенным последователь-4 024508 но 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 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 I1, I2, I3, которые протекают через фазные обмотки 7, 8, 9 двигателя 5. Теперь рассмотрим режим центрифугирования стиральной машины 1, в котором двигатель 5 ускоряется до высокой частоты вращения. Стиральная машина 1 содержит ременный привод, то есть 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 двигателя 5 десятикратно превышает частоту вращения барабана 3 для белья. Когда барабан 3 для белья разгоняется до частоты вращения 1000 об/мин, частота вращения двигателя 5 составляет примерно 10000 об/мин. Режим центрифугирования известным образом делится на несколько циклов разгона, во время которых двигатель 5 ускоряется до заданной частоты вращения, после чего снова 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 двигатель 5, во время процесса торможения можно активизировать электрические переключатели 31, 34, 37 (нижние переключатели инвертора 26), в частности, их можно замкнуть попарно или все вместе. В этом случае тормозной ток IB, обусловленный индуцируемым двигателем 5 тормозным напряжением, целенаправленно возвращается на фазные обмотки 7, 8, 9 двигателя 5,то есть остается в соответствующей цепи фазных обмоток 7, 8, 9. Электроэнергия, поставляемая двигателем 5 во время процесса торможения, преобразуется в тепло на омическом сопротивлении 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. 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 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 IB (ток короткого замыкания). Поскольку при коротком замыкании фазных обмоток 7, 8, 9 статора электроэнергия более не подводится к двигателю 5 и не отводится от него (электрические переключатели 30, 33, 36 остаются разомкнутыми),то согласно закону сохранения энергии общая кинетическая энергия вращающегося двигателя 5, барабана 3 и белья 4 должна быть преобразована в энергию омических потерь, то есть в тепло на фазных обмотках 7, 8, 9. Такой способ выгоден тем, что барабан 3 для белья может затормаживаться со значительно большим замедлением про сравнению с естественным ходом вещей, то есть холостым ходом. Поскольку энергия преобразуется в тепло на омическом сопротивлении фазных обмоток 7, 8, 9, то температура двигателя 5, точнее говоря его статора, может значительно повышаться во время процесса торможения. Поэтому в данном варианте исполнения управляющее устройство 39 рассчитывает текущую температуру двигателя 5. В частности, управляющее устройство 39 может рассчитывать температуру двигателя 5 в зависимости от измеренных значений фазных токов I1, I2, I3 или для тормозного тока IB в зависимости от измеренных значений постоянного напряжения Uz промежуточного звена и значений фазных напряжений U12, U23, U13. При этом управляющее устройство 39 может также учитывать загрузку барабана 3, то есть вес белья 4, а также омическое сопротивление фазных обмоток 7, 8, 9. Расчет температуры может происходить, например, следующим образом: сначала определяется электрическая мощность (потребляемая двигателем 5 или отдаваемая двигателем 5), а на основании определенной электрической мощности рассчитывается температура. Кроме того, в управляющее устройство 39 заложено максимальное предельное значение температуры, и управляющее устройство 39 управляет переключателями 31, 34, 37 во время процесса торможения таким образом, чтобы температура 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 устройства 2 привода. Теперь рассмотрим возможную характеристику режима центрифугирования стиральной машины 1,которая изображена на фиг. 2. В верхней части фиг. 2 представлена зависимость температуры T двигателя 5 от времени для режима центрифугирования. В нижней части фиг. 2 представлена зависимость частоты n вращения двигателя 5 от времени для режима центрифугирования. По осям абсцисс отложено время t. Заданное предельное значение температуры T обозначено как TG. Режим центрифугирования начинается в момент t0 времени. Двигатель 5 разгоняется до первой час-5 024508 тоты n1 вращения, которая достигается в момент t1 времени. Между моментом t1 времени и следующим моментом t2 времени двигатель 5 вращается с постоянной частотой n1. Между моментом t2 времени и следующим моментом t3 времени двигатель 5 разгоняется до второй частоты n2 вращения и работает с этой частотой n2 до момента t4 времени. В течение промежутка времени между моментами t0 и t4 времени температура T двигателя 5 поднимается, в частности, сначала относительно быстро, а затем все медленнее. В момент t0 времени температура Т двигателя 5 соответствует, например, температуре окружающей среды на месте установки стиральной машины 1 или опорному значению. В момент t4 времени температура Т имеет значение T1. Таким образом, в течение промежутка времени между моментами t0 и t4 времени температура Т увеличивается на значение T1. Во время цикла ускорения двигателя 5 от момента t0 времени до момента t4 времени управляющее устройство 39 рассчитывает текущую температуру Т двигателя 5. Перед наступлением момента t4 времени управляющее устройство 39 рассчитывает также температуру Т 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, представленного на фиг. 2. Перед наступлением момента t4 времени управляющее устройство 39 рассчитывает максимальное значение Tmax1 для температуры T. В частности, управляющее устройство 39 рассчитывает максимальное значение Tmax1 сначала для максимального замедления двигателя 5, то есть для коэффициента заполнения 100% при активизации электрических переключателей 31, 34, 37. Если это максимальное значение Tmax1 превышает предельное значение TG, то управляющее устройство 39 рассчитывает максимальное значение Tmax1 для меньшего коэффициента заполнения и, тем самым, для меньшего замедления двигателя 5. Если новое рассчитанное максимальное значение Tmax1 окажется ниже предельного значения TG, то для предстоящего процесса торможения будет выбрана соответствующая ему характеристика замедления или частоты n вращения. Таким образом, управляющее устройство 39 еще до наступления момента t4 времени проверяет, для какой характеристики частоты n вращения текущее рассчитанное максимальное значение Tmax1 будет ниже заданного предельного значения TG. Предельное значение TG может превышать опорное значение Т 0, например, на 110 К. Если управляющее устройство 39 обнаруживает, что предсказанное максимальное значение Tmax1 ниже предельного значения TG, то оно еще до наступления момента t4 времени задает замедление двигателя 5 для последующего процесса торможения. В частности, управляющее устройство 39 еще до наступления момента t4 времени определяет зависимость замедления или частоты n вращения 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 n вращения или замедления может также происходить в зависимости от текущей температуры Т, рассчитанной перед началом процесса торможения. Это может выглядеть следующим образом: среднее замедление двигателя 5 может быть выставлено примерно на 90 об/мин/с тогда, когда текущая температура Т будет ниже Т 0 + 100 К, то есть когда опорное значение Т 0 не будет превышаться более чем на 100К. Среднее замедление может быть выставлено примерно на 70 об/мин/с тогда, когда перед началом процесса торможения температура Т превысит значение Т 0 + 100 К. Впоследствии среднее замедление может быть снижено примерно до 65 об/мин/с, когда перед началом процесса торможения температура Т превысит значение Т 0 + 105 К. Если температура Т превысит значение Т 0 + 110 К, двигатель 5 может быть отключен. В момент t4 времени запускается процесс торможения. Температура Т в момент t5 времени достигает максимального значения Tmax1, после чего снова опускается. В период между моментом t4 времени и моментом t6 времени двигатель 5 затормаживается, в частности полностью затормаживается до частоты вращения n = 0 об/мин. Таким образом, в момент t6 времени двигатель 5 останавливается. Процесс торможения двигателя 5 завершен. Однако следующий цикл разгона или ускорения двигателя 5 в момент t6 времени еще не запускается. Управляющее устройство 39 дожидается снижения температуры Т двигателя 5, например, до заданного значения T10 времени. Таким образом, управляющее устройство 39 может задать период t1 между двумя последовательными циклами ускорения двигателя 5, в частности, в зависимости от температуры Т двигателя 5, рассчитанной в течение этого периода. По истечении периода t1 после момента t4 времени управляющее устройство 39 запускает следующий цикл ускорения двигателя 5,в частности в момент t7 времени. Как и во время первого цикла ускорения, двигатель 5 во время второго цикла ускорения сначала ускоряется до первой частоты n1 вращения, а затем до второй частоты n2 вращения, после чего снова затормаживается в момент t8 времени. Во время периода от момента t7 времени до момента t8 времени температура Т двигателя 5 увеличивается, в частности, от значения Т 10 времени до значения Т 2 = Т 0 + Т 2. Управляющее устройство 39 определяет температуру Т и еще до наступления момента t8 времени рассчитывает максимальное значение Tmax2 для последующего процесса торможения двигателя 5. Управляющее устройство 39 задает характеристику замедления или частоты n вращения двигателя 5 для последующего процесса торможения, в частности, таким образом, чтобы максимальное значение Tmax2 было ниже предельного значения TG. Например, управляющее устройство 39 может задать максимальное замедление двигателя 5 с учетом предельного значения TG. В момент t8 времени запускается процесс торможения, и температура Т двигателя 5 достигает максимального значения Tmax2, после чего снижается. Двигатель 5 затормаживается, в частности, полностью затормаживается до частоты вращения n = 0 об/мин. Таким образом, в момент t9 времени двигатель 5 останавливается. Процесс торможения завершается в момент t9 времени. Тем не менее, температура Т двигателя 5 может понижаться и дальше, в частности, до следующего момента t10 времени, в который запускается следующий цикл ускорения двигателя 5. Период t2 времени между циклами ускорения двигателя 5 устанавливается управляющим устройством 39 в зависимости от температуры Т двигателя 5, измеренной во время этого периода t2. То есть третий цикл ускорения двигателя 5 может быть запущен тогда, когда температура Т двигателя 5 опустится до значения Т 20. В момент t10 времени начинается третий цикл ускорения двигателя 5, во время которого двигатель сначала разгоняется до первой частоты n1 вращения, а затем до второй частоты n2 вращения. В момент t11 времени должен начинаться процесс торможения. В течение периода времени от t10 до t11 температура Т двигателя 5 поднимается, в частности, от значения Т 20 до значения Т 3 = Т 0 + Т 3. Перед наступлением момента t11 времени управляющее устройство 39 определяет текущую температуру двигателя 5 и рассчитывает максимальное значение Tmax3, до которого температура Т двигателя 5 могла бы подняться во время следующего процесса торможения. Управляющее устройство 39 определяет, что быстрое торможение двигателя 5 может привести к превышению предельного значения TG. Поэтому управляющее устройство 39 задает сравнительно пологую характеристику частоты n вращения или относительно умеренное замедление двигателя 5 для последующего процесса торможения. В частности, управляющее устройство 39 определяет такую характеристику частоты n вращения для процесса торможения, при которой максимальное значение Tmax3 будет ниже предельного значения TG. В момент t11 времени начинается процесс торможения, во время которого двигатель 5 полностью затормаживается к моменту t12 времени. В этом случае управляющее устройство 39 также может устанавливать период t3 времени между третьим циклом ускорения и следующим циклом ускорения двигателя 5. Таким образом, управляющее устройство 39 может спрогнозировать температуру Т двигателя 5 для соответствующего процесса торможения еще до фактического начала процесса торможения. Такой прогноз, сделанный управляющим устройством 39, учитывает загрузку барабана 3 или вес белья 4, а также текущую частоту n вращения двигателя 5. На основании сделанного прогноза управляющее устройство 39 может определить механическую энергию или крутящий момент двигателя 5, на основании механической энергии - электрическую энергию, а зная электрическую энергию и омическое сопротивление фазных обмоток 7, 8, 9 - температуру Т двигателя 5. Как уже говорилось, во время процесса торможения двигателя 5 управляющее устройство 39 активизирует электрические переключатели 31, 34, 37. В начале каждого процесса торможения управляющее устройство 39 может сначала зарядить энергией, вырабатываемой 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 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 n вращения двигателя могут непрерывно регулироваться, в том числе, во время соответствующего процесса торможения, в частности, в зависимости от текущей температуры Т 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 предельного значения TG, двигатель 5 отключается. После этого система дожидается снижения температуры Т до значения ниже предельного значения TG. После этого двигатель 5 снова включается. Вместо преобразования энергии, поставляемой двигателем 5 во время процесса торможения, в тепло на омическом сопротивлении фазных обмоток 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 двигателем 5, может сначала накапливаться в конденсаторе 22 промежуточного звена, после чего преобразовываться в тепло на тормозном резисторе. Электрический переключатель, посредством которого тормозной ток IB направляется на отдельный тормозной резистор,активизируется в соответствии с описанным выше способом, в частности, таким образом, чтобы температура Т двигателя 5 не превышала предельного значения TG. Список ссылочных обозначений 1 - Стиральная машина,2 - устройство привода,3 - барабан для белья,4 - белье,5 - двигатель,6 - схемное устройство,7 - фазная обмотка,8 - фазная обмотка,9 - фазная обмотка,10 - первый разъем двигателя,11 - второй разъем двигателя,12 - третий разъем двигателя,13 - схемный вход,14 - первый входной разъем,15 - второй входной разъем,16 - первый выходной разъем,17 - второй выходной разъем,18 - третий выходной разъем,19 - блок питания,20 - выходной разъем,21 - выходной разъем,22 - конденсатор промежуточного звена,23 - делитель напряжения,24 - омические сопротивления,25 - узловая точка,26 - инвертор,27 - цепь,28 - цепь,29 - цепь,30 - электрический переключатель,31 - электрический переключатель,32 - узловая точка,33 - электрический переключатель,34 - электрический переключатель,35 - узловая точка,36 - электрический переключатель,37 - электрический переключатель,38 - узловая точка,39 - управляющее устройство,40 - омическое сопротивление,41 - узловая точка,42 - узловая точка,43 - омическое сопротивление,44 - узловая точка,45 - омическое сопротивление,UV переменное напряжение питания,US напряжение,UZ - постоянное напряжение промежуточного звена,U12 - переменное напряжение,U23 - переменное напряжение,U13 - переменное напряжение,I1, I2, I3 - фазные токи,IB - тормозной ток,t - время,n - частота вращения,Т - температура,TG - предельное значение,T1, Т 10, Т 2, Т 20, Т 3, Tmax1, Tmax2, Tmax3 значения температуры,n1; n2 - значения частоты вращения,t0-t12 - моменты времени,t1, t2, t3 - периоды времени,-8 024508T1, Т 2, Т 3 - разности температур. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ управления процессом торможения двигателя (5) привода барабана (3) для белья стиральной машины (1), в котором, по меньшей мере, периодически во время процесса торможения обратный тормозной ток (IB), обусловленный электрическим тормозным напряжением (U12, U23, U13), индуцируемым двигателем (5), направляют на омическое сопротивление (7, 8, 9) путем замыкания электрического переключателя (31, 34, 37), отличающийся тем, что определяют температуру (Т) двигателя (5), а электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют во время процесса торможения таким образом,чтобы температура (Т) двигателя (5) оставалась ниже ее заданного предельного значения (TG). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что омическое сопротивление (7, 8, 9) образовано фазной обмоткой (7, 8, 9) статора двигателя (5). 3. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру (Т) двигателя(5) определяют перед началом процесса торможения и в зависимости от определенной температуры (Т) задают до начала торможения график зависимости частоты (n) вращения двигателя (5) от времени для периода процесса торможения. 4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что перед началом процесса торможения определяют температуру (Т) двигателя (5), а электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют в зависимости от определенной температуры (Т) и в зависимости от определенной температуры(Т) задают зависимость частоты (n) вращения двигателя (5) от времени для процесса торможения. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что определение температуры (Т) двигателя (5) представляет собой определение максимального значения (Tmax1, Tmax2, Tmax3) температуры (Т) для процесса торможения, а зависимость частоты (n) вращения двигателя (5) от времени для процесса торможения задают перед началом процесса торможения. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электрический переключатель (31, 34, 37) активизируют во время процесса торможения таким образом, чтобы двигатель (5) затормаживался с максимально возможным замедлением с учетом предельного значения (TG) температуры (Т) двигателя (5). 7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что процесс торможения выполняют между двумя следующими друг за другом циклами разгона двигателя (5) и устанавливают длительность периода (t1, t2, t3) между циклами разгона в зависимости от определенной температуры (Т) двигателя (5). 8. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру (Т) двигателя(5) определяют перед началом процесса торможения и устанавливают момент (t4, t8, t11) начала процесса торможения в зависимости от этой температуры (Т). 9. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру (Т) двигателя (5) определяют управляющим устройством (39), посредством которого активизируют электрический переключатель (31, 34, 37) при помощи заложенной в управляющее устройство (39) справочной таблицы и/или рассчитывают на основании заложенной в управляющее устройство (39) математической формулы. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что температуру (Т) двигателя (5) определяют в зависимости от измеренных значений фазного тока (I1, I2, I3) двигателя (5) и/или измеренных значений постоянного напряжения (UZ) промежуточного звена, питающего двигатель (5), и/или измеренных значений тормозного тока (IB). 11. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что двигатель (5) представляет собой многофазный двигатель. 12. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что двигатель (5) представляет собой синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов. 13. Устройство (2) привода барабана (3) для белья стиральной машины (1), содержащее двигатель(5) и управляющее устройство (39) для активизации двигателя (5), выполненное с возможностью, по меньшей мере, периодически во время процесса торможения двигателя (5) направлять обратный тормозной ток (IB), обусловленный электрическим тормозным напряжением (U12, U23, U13), индуцируемым двигателем (5), на омическое сопротивление (7, 8, 9) путем замыкания электрического переключателя (31,34, 37) устройства (2) привода, отличающееся тем, что устройство (2) привода выполнено с возможностью определять температуру (Т) двигателя (5), при этом управляющее устройство (39) способно активизировать электрический переключатель (31, 34, 37) во время процесса торможения таким образом, чтобы температура (Т) двигателя (5) оставалась ниже ее заданного предельного значения (TG), заложенного в управляющем устройстве (39). 14. Стиральная машина с барабаном (3) для белья и устройством (2) привода барабана (3) для белья по п.13.
МПК / Метки
МПК: D06F 33/02, D06F 37/30
Метки: процессом, торможения, управления, стиральная, барабана, привода, машина, этим, стиральной, способ, двигателя, устройством, указанного, машины, устройство
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-24508-sposob-upravleniya-processom-tormozheniya-dvigatelya-privoda-barabana-stiralnojj-mashiny-ustrojjstvo-privoda-ukazannogo-barabana-i-stiralnaya-mashina-s-etim-ustrojjstvom.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ управления процессом торможения двигателя привода барабана стиральной машины, устройство привода указанного барабана и стиральная машина с этим устройством</a>
Предыдущий патент: Хорошо растворимые лептины
Следующий патент: Лекарственная форма, способ ее получения и способ лечения
Случайный патент: Новое терапевтическое применение 1-[2-(2,4-диметилфенилсульфанил)фенил]пиперазина