专利名称：一种防爆电梯变频驱动专用制动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种变频驱动制动装置，特别涉及到ー种防爆电梯变频驱动专用的节能、低温升制动装置。
背景技术：
目前，电梯的变频矢量闭环控制成为电梯控制系统中的主流，其中矢量控制变频器必然成为整个控制系统的核心驱动部件。而电梯变频器在应用中当轿厢空载上行或重载下行时，拖动系统存在位能负荷下放。电动机将处于再生发电运行状态，使电动机回馈的能量通过变频器逆变环节中并联的ニ极管流向直流环节给滤波电容器充电，当回馈能量较大时，会引起直流环节电压升高发生故障，电动机急速減速也会造成上述现象。目前常用的解 决办法是在变频器直流环节并联制动単元和制动电阻。制动单元是变频器ー个可选组件，内设检测和控制电路，其工作时对变频器的直流回路电压进行在线检測。当电压超过设定允许值时，触发制动器晶体管导通，通过外接制动电阻释放能量維持变频器的直流母线电压在正常工作范围内，一个制动単元可并联几个制动电阻。采用制动电阻制动的方式为能耗制动，电梯惯性运行发电产生的能量通过电阻发热方式消耗棹，从而达到制动的目的。目前的防爆电梯也是采用此种制动方式。又因防爆电梯控制柜必须满足防爆国家标准(GB3836-2010)相关要求，控制柜外壳表面最高温度受到限制，用来防止较高温度引燃爆炸性气体或粉尘，不同的温度组别要求外壳表面最高允许温度也不一样。现在的防爆电梯分为两类一种为エ厂用防爆电梯，温度组别多为T4(设备允许最高表面温度135°C )或T5(设备允许最高表面温度100°C )类别；另ー种为煤矿井下用防爆电梯，设备外壳允许的最高表面温度为150°C。考虑到制动电阻发热量较大，所以一般不与驱动变频器放置在同一个防爆箱中，而是对其单独进行防爆处理。目前有两种主要方式，为大多数防爆电梯厂家所采用ー种是将制动电阻放置在ー个独立防爆箱内，制动电阻其中ー个面紧贴固定在箱体内壁板上，用导热膏填隙，箱体外还需增加热管等散热装置。另ー种是油浸型，把电阻放置在一个绝缘油箱内，箱体外也需增加热管等散热装置，箱内电阻发出的热量先被绝缘油吸收后传递到箱体上,再通过箱体外表面进行散热。两种方式最终都是通过箱体外壳表面将内部电阻产生的热量传递到空气中。此两种处理方式均有极大的缺陷和局限，原因如下电动机作惯性运行发电产生的能量以下简称为制动能量。(I)对于异步曳引电动机，其制动能量约为其额定功率的50%，对于同步曳引电动机，其制动能量约为其额定功率的80%，当电动机额定功率为15KW时，其制动能量为7.5KW (异步)或12KW (同步)；当电动机额定功率达到22KW时，其制动能量为IIKW (异步)或17.6KW (同步)；当电动机额定功率达到30KW时，其制动能量为15KW (异步)或24KW (同步)，随着电动机额定功率的増大，其制动能量越来越大，产生的热量也越来越大，电阻的外形尺寸也越来越大，为了放置更大体积的电阻、可靠散热并防止箱体表面温度超过限制温度，因此放置制动电阻的防爆箱体积越做越大，箱体外热管等辅助散热装置也越来越多，整体成本也越来越高，同时也越来越难以实现。除此以外，还需额外増加温度检测预警装置来切断电气回路防止外表面温度超标。(2)两种方式都是通过制动电阻放电发热来达到电梯制动的目的，电梯惯性发电运行产生的能量最終都是通过电阻发热消耗掉了，这部分能量一点也没有得到利用，白白浪费掉了，造成了极大的能源浪费。综上所述，十分有必要提出ー种防爆电梯新型制动装置取代目前在用的制动电阻
装置。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供ー种低温升、节能型防爆电梯新型制动装置，更好的解决防爆国家标准要求的箱体外壳表面最高温度限制问题，同时也实现了节能的目的。本实用新型的目的是采用下述的技术方案来实现ー种防爆电梯变频驱动制动装置，其包括防爆箱体以及设置在该防爆箱体上的防爆箱门，防爆箱体外壁设置接线腔，其特征在干所述的防爆箱体内设置能量回馈单元以及回馈用三相滤波电抗器；外部电缆通过接线腔引入至防爆箱体内并连接至能量回馈单元，所述能量回馈单元与回馈用三相滤波电抗器连接；所述的回馈用三相滤波电抗器中的硅钢片与所述的防爆箱体内壁紧密接触。所述的防爆箱体外壁上对应防爆箱体内固定回馈用三相滤波电抗器的位置设置散热装置。所述的回馈用三相滤波电抗器中硅钢片与防爆箱体I内壁接触处的间隙采用导热骨填充。所述的散热装置采用铝或铜材质的平板式散热片，将该平板式散热片紧密贴合在防爆箱体后外壁对应防爆箱体内固定回馈用三相滤波电抗器的位置，并且用导热膏填充防爆箱体后壁与平板式散热片的间隙。本实用新型制动装置主要特征在于使用能量回馈单元来替代常规使用的发热电阻，其主要作用为电梯惯性运行发电产生的能量通过变频器直流母线传递给能量回馈单元，能量回馈单元把输入的直流能量转化为三相交流エ频电源再回馈给变频器三相交流エ频电源输入端，也就是回馈给エ频电网，这种制动方式为能量回馈制动，在制动过程中，制动能量的97%能够回馈给电网，其余的0.6%为能量回馈单元中大功率晶闸管I GBT工作时产生的热量以及2. 4%为回馈用三相滤波电抗器工作时产生的热量。因此可以得知能量回馈制动装置在整个制动过程中只产生较小的热量，温升较小，散热也比较容易处理。另外能量回馈单元自带温度监测保护切断装置，能够有效的防止防爆箱外壳最高温度超过100。。。能量回馈单元主要工作原理如下采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械功能，电梯达到目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止，这ー过程是电梯曳引机释放机械功能量的过程。此外，升降电梯还是ー个位能性负载，为了均匀拖动负载，电梯由曳引机拖动的负载是由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50% (I吨载客电梯乘客为7人左右)时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能。电梯运行中多余的机械能(含位能、动能)通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中，此时电容就好比是ー个小水库，回送到电容中的电能越多，电容电压就越高，(好比水库水位超高)，如不及时释放电容器储存的电能，就会产生过压故障，使变频器停止工作，电梯无法正常运行。目前国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存的电能的方法来防止电容过电压，但是电阻耗能不仅降低了系统的效率，电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境。电梯专用能量回馈器的作用就是能有效的将电容中储存的电能回送给交流电网供周边其它用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15% 45%。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更大的节电效果。本实用新型制动装置还在于对发热量相对较多的回馈用三相滤波电抗器单独进行导热处理回馈用三相滤波电抗器中的硅钢片底部与箱体内底板紧密接触，并用导热膏进行填隙。从而使回馈用三相滤波电抗器产生的热量首先通过金属传递到外壳上进行散热，其次电抗器与箱壁未接触面，通过箱内空气对流再传播到外壳上进行散热，有效的解决了发热问题。本实用新型制动装置防爆箱体、防爆箱门、接线腔及散热装置均采用导热良好的金属制成，能够把箱内发热元件产生的热量快速地传递到箱外空气中。本实用新型制动装置防爆箱体外壳对应防爆箱体内固定回馈用三相滤波电抗器的部位増加散热装置，对回馈用三相滤波电抗器进行辅助散热，使回馈用三相滤波电抗器在运行时产生的热量能及时从防爆箱体内散发到箱外空气中。本实用新型制动装置采用上述技术措施后，把防爆电梯惯性发电运行产生的能量绝大部分回馈给三相エ频电网再利用，只有极小部分转化为热能，(例如异步电动机额定功率为30KW吋，制动能量为15KW，其发热功率只有450W(15000X3% )，对比原来采用制动电阻发热功率为15KW有天壌之別，)通过对回馈用三相滤波电抗器的特殊散热处理及增加辅助散热装置，实现了较小的温升，很容易的把防爆箱表面最高温度控制在100°C以内，同时 又实现了节能的目的。
附图是本实用新型结构示意图。附图标记说明I-防瀑箱体2-防瀑箱门3-接线腔5-能量回馈单元6-回馈用三相滤波电抗器
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式
进ー步加以描述请參见附图，本实用新型实施例提供的防爆电梯新型制动装置，能量回馈单元5、回馈用三相滤波电抗器6固定在防爆箱体I内，防爆箱体I上设有防爆箱门2，接线腔3设置在防爆箱体I的外部侧壁上。回馈用连接线从接线腔3引入接至防爆箱体I内的能量回馈单元5，能量回馈单元5通过导线连接回馈用三相滤波电抗器6，用于三相回馈输出滤波，回馈用三相滤波电抗器6中硅钢片与金属制材料制成的防爆箱体I内壁紧密接触固定，并用导热膏填充回馈用三相滤波电抗器6中硅钢片与防爆箱体I内壁的间隙。回馈用三相滤波电抗器6产生的热量传递到防爆箱体I的箱壁上，通过箱壁向防爆箱体I外散热，同时金属防爆箱体I外壁上对应防爆箱体I内固定回馈用三相滤波电抗器6的位置配置散热装置，对回馈用三相滤波电抗器6进行辅助散热。散热装置可采用铝或铜材质的平板式散热片，将该平板式散热器紧密贴合在防爆箱体I后外壁对应防爆箱体I内固定回馈用三相滤波电抗器6的位置，同样用导热膏填充防爆箱体I后壁与平板式散热器的间隙，从而对防爆箱体I内部回馈用三相滤波电抗器6运行产生的热量进行辅助散热。回馈用三相滤波电抗器6采用三相干式铁心电抗器，串联在能量回馈三相输出端回路中，能量回馈单元5把电梯做不平衡运行时变频器产生的直流电能通过大功率晶闸管IGBT装置逆变成三相工频电源，并送给工频电网，逆变装置在工作时将产生较大的谐波，以5、7、11、13次为主，谐波含量很高，如果输出不串入电抗器，将大大污染工频电网，导致其它设备不能正常运行或损坏，加装电抗器后将大大降低各谐波的含量，提高电网的功率因数，保证能量回馈单元5及其它负载的安全运行，确保其它设备不受谐波干扰影响。以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种防爆电梯变频驱动专用制动装置，其包括防爆箱体(I)以及设置在该防爆箱体(I)上的防爆箱门(2)，防爆箱体(I)外壁设置接线腔(3)，其特征在于所述的防爆箱体(I)内设置能量回馈单元(5)以及回馈用三相滤波电抗器￠);外部电缆通过接线腔(3)引入至防爆箱体(I)内并连接至能量回馈单元(5)，所述能量回馈单元(5)与回馈用三相滤波电抗器(6)连接；所述的回馈用三相滤波电抗器(6)中的硅钢片与所述的防爆箱体⑴内壁紧密接触。
2.根据权利要求I所述的防爆电梯变频驱动专用制动装置，其特征在于所述的防爆箱体(I)外壁上对应防爆箱体(I)内固定回馈用三相滤波电抗器￠)的位置设置散热装置。
3.根据权利要求I所述的防爆电梯变频驱动专用制动装置，其特征在于所述的回馈用三相滤波电抗器(6)中硅钢片与防爆箱体(I)内壁接触处的间隙采用导热膏填充。
4.根据权利要求2所述的防爆电梯变频驱动专用制动装置，其特征在于所述的散热装置采用铝或铜材质的平板式散热片，将该平板式散热片紧密贴合在防爆箱体(I)后外壁对应防爆箱体(I)内固定回馈用三相滤波电抗器￠)的位置，并且用导热膏填充防爆箱体(I)后壁与平板式散热片的间隙。
专利摘要本实用新型涉及一种防爆电梯变频驱动制动装置，其包括防爆箱体以及设置在该防爆箱体上的防爆箱门，防爆箱体外壁设置接线腔，其特征在于所述的防爆箱体内设置能量回馈单元以及回馈用三相滤波电抗器；外部电缆通过接线腔引入至防爆箱体内并连接至能量回馈单元，所述能量回馈单元与回馈用三相滤波电抗器连接；所述的回馈用三相滤波电抗器中的硅钢片与所述的防爆箱体内壁紧密接触。本实用新型制动装置更好的解决了防爆电梯国家标准要求的箱体外壳表面最高温度限制问题，在低温升基础上同时也实现了节能的目的。
文档编号H02P3/18GK202395707SQ201120462730
公开日2012年8月22日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者秦健聪, 蔡状 申请人:东南电梯股份有限公司