温度监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种温度监测装置(1)，用于以与转速无关的方式防止电子换向电动机(10)的绕组发热超过特定的极限温度TG，具有：相电流检测装置(11)，用于为所述电动机绕组检测相电流I绕组；过流关断装置(12)，用于在超过最大允许相电流I关断时关断所述电动机(10)；过流监测装置(13)，连接所述过流关断装置(12)，以便在检测到的所述相电流I绕组超过由检测及计算装置(14)所测定的所述最大允许相电流I关断时向所述过流关断装置传输关断信号，其中在测定所述最大允许相电流I关断时，使用将测量到的环境温度TU包括在内的算法。

【技术实现步骤摘要】
温度监测装置
本技术涉及一种用于监测电力驱动装置的绕组极限温度以提供热过载保护的装置，所述电力驱动装置特别是用于通风机的直流电动机。
技术介绍
在电力驱动装置和电动机中，几乎无法避免电动机中产生会导致温度升高的热损失。因此，电动机存在上限温度，一旦超过这个上限温度，电动机就有可能例如由于绕组绝缘失效而损坏或者发生故障。其中，上限温度主要取决于绕组的绝缘等级。绝缘等级和允许的最高持续极限温度主要由DIN0530第一部分规定，其中DINEN61558规定了适用于不同绝缘等级的最高极限温度。驱动单元或电动机自身的运行故障有可能导致电动机中产生不允许的高温。这样的情形出现在机器的预设高负荷下，如运转不畅时，或者例如出现在机械结构阻塞时。电动机上变脏了的通风格栅也会引起不希望的温度升高。一旦电动机的绕组超过允许温度，电动机就会受损，进而有可能导致整台机器发生故障。因此，为了防止电动机过热，有必要测定绕组温度。另外，设计电动机时不得不在结构尺寸与负载转矩之间采取折中方案。特别是在电动机实际上持续地在其标称转矩以下运行且仅出现短时负载峰值的情况下，经济效益上合理的做法是根据预期平均值以及安全裕度而非根据负载峰值来设计电动机。为了避免不必要的超尺寸，出于同样的原因也有必要测定电动机温度，或者至少需要监测上限温度。因此，目前的现有技术所提出的解决方案例如设置了对绕组温度的测量，并且具有在超过极限温度时被触发的关断装置。另一种已知方法提出，根据电动机转速来限制绕组电流。在电动机中，绕组的温度升高取决于电动机结构、绕组阻抗和绕组电流。针对具有已知绕组阻抗的已知的标准电动机(Typen-Motor)，可以在型式试验时根据绕组电流来测定绕组的温度升高。这些测定电流值接下来可在运行时被用来为电动机绕组提供热过载保护。专利申请公开案WO93/23904A1例如揭示一种电动机的热过载监测方法，这种方法旨在以较低的技术投入和较小的结构体积来为电动机提供必要的过载保护。为此，在电动机的接通时间内根据测量到的电动机数据计算电动机的损耗功率或者与损耗功率成比例的变量，接着求该损耗功率或变量的积分。将积分值与预设阈值进行比较，当积分值超过阈值极限值(Schwellwertgrenzwert)时，关断电动机。这种已知方法不考虑对电动机的热性能也有影响的环境因素。环境温度就是一个重要影响因素，因此本技术的一个目的就是提出一种将环境温度考虑在内的解决方案。其他尝试不采用温度传感器的已知方法是对电动机所牵引的电流进行监测。一旦电动机电流超过允许持续电流较长时间，就借助电动机保护开关关断电动机，如果是转速可调的三相交流电动机，则借助变频器关断电动机。其他的已知的电动机过热保护方法是借助特别地内置在电动机绕组中的温度传感器进行温度测量。举例而言，在已知的设有压合定子(umpressterStator)的电动机实施方案中，在实施压合过程之前将热敏开关插入绕组，并且将连接线连接至印制电路板。当在靠近电动机绕组的区域内以此方式被测定的温度达到预设的最高允许极限值时，也会触发电动机的关断。这种方法由专利申请公开案DE19939997A1揭示。由现有技术已知的装置和方法存在一系列在实际操作时会带来问题的不足之处。使用温度传感器时，为了在温度传感器与绕组之间形成电绝缘，需要提供足够强度的绝缘层。这个绝缘层同时产生隔热效果，因此，特别是在存在高强度电流的过载情况下，绕组自身的电活性部件与温度传感器之间会形成温差。在电动机绕组已经过热的情况下，其结果就是电动机被延迟关断。出于人身安全防护考虑而提高电绝缘要求，这将进一步加剧上述效应。此外，内置在绕组中的温度传感器仅检测绕组的单独一个位置上的温度。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是克服前述缺点并且提供一种用于以与转速无关的方式保护电动机的装置，这种装置实现成本低，也能改善电动机的负载利用率(Lastausnutzung)，并且能可靠检测电动机的绕组的不允许温度，以便能及时减小电动机负载，或者在出现热过载之时或之前关断电动机。本技术的温度监测装置为本技术用以达成这一目的的解决方案。本技术的基本理念是对电动机的环境温度TU、电动机电流和电动机电流的相角进行检测。为此，本技术借助测量装置检测绕组电流，并且在电动机电子设备的控制单元中通过Clark-Park变换将绕组电流变换成d/q坐标系(相量模型(Zeigermodell))。根据本技术，其优点在于，为了实现温度监测装置的工作而所需检测的绕组电流将作为零频变量而存在。为此，在预定时段t测量内，从相量模型中测定d绕组电流Id与q绕组电流Iq的几何和作为极限值其中绕组温升低于针对所要保护的电动机且基于其结构而规定的绝缘等级的允许值TG。在做电动机型式试验时还测定最高超温Tmax，在达到该最高超温之前，允许绕组以减小的绕组电流工作。将这些值保存在电动机控制器的非易失性存储器中。而后在电动机运行过程中测定超过允许环境温度时用于最大允许绕组电流的特定校正因数KTU。在本技术的优选技术方案中，按以下方式测定校正因数KTU：KTU＝1适用于TU＜TZ适用于Tu＞TZ其中TU：环境温度TZ：针对所述电动机所规定的最高环境温度(可例如在做电动机的型式试验时加以测定)Tmax：最高允许超温(可例如在做电动机的型式试验时加以测定)在电动机运行时，根据电动机的环境温度的测得值计算绕组电流的关断值I关断，其中在超过该关断值时通过关断信号关断电动机。根据本技术，用于根据环境温度测定最大允许绕组电流的数学算法如下：I关断＝I极限·KTU其中I关断：电动机被关断时的绕组电流平均值I极限：绕组电流I绕组的最大允许平均值KTU：校正因数为此，本技术提出一种温度监测装置，用于以与转速无关的方式防止电子换向电动机的绕组发热超过特定的极限温度TG，其中所述温度监测装置配置有：相电流检测装置，用于为电动机绕组检测相电流I绕组；过流关断装置，用于在超过最大允许相电流I关断时关断电动机；过流监测装置，连接过流关断装置，以便在检测到的相电流I绕组超过由检测及计算装置所测定的最大允许相电流I关断时向过流关断装置传输关断信号，其中在测定最大允许相电流I关断时，使用将测量到的环境温度TU包括在内的算法。在本技术的优选技术方案中，进一步设有电子设备，以便通过Clark-Park变换从相电流检测装置所检测到的绕组电流中获得以相量模型呈现的d绕组电流分量Id和q绕组电流分量Iq，并且在用于测定最大允许相电流I关断的算法中进一步考虑d绕组电流分量Id和q绕组电流分量Iq，其中根据前述公式测定绕组电流。进一步有利地，设有用于检测环境温度TU的装置，或者从电动机数据中获得环境温度。在另一优选实施方式中提出：至少一个用于提供标称值数据的可读存储装置与用于测定最大允许相电流I关断的检测及计算装置连接，其中至少将最高允许环境温度TZ、电动机的最高允许超温Tmax以及最大允许绕组电流I极限设置为标称值数据。同样有利地，可以借助已有的输入装置将所述标称值数据输入所述可读存储装置，所述可读存储装置优选被配置为非易失性存储器。本技术的另一方面涉及一种借助温度监测装置以与转速无关的方式对具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度监测装置(1)，用于以与转速无关的方式防止电子换向电动机(10)的绕组发热超过特定的极限温度TG，其特征在于，具有：相电流检测装置(11)，用于为所述电动机绕组检测相电流I绕组；过流关断装置(12)，用于在超过最大允许相电流I关断时关断所述电动机(10)；过流监测装置(13)，连接所述过流关断装置(12)，以便在检测到的所述相电流I绕组超过由检测及计算装置(14)所测定的所述最大允许相电流I关断时向所述过流关断装置传输关断信号，其中在测定所述最大允许相电流I关断时，使用将测量到的环境温度TU包括在内的算法。

【技术特征摘要】
2017.10.27 DE 102017125312.21.一种温度监测装置(1)，用于以与转速无关的方式防止电子换向电动机(10)的绕组发热超过特定的极限温度TG，其特征在于，具有：相电流检测装置(11)，用于为所述电动机绕组检测相电流I绕组；过流关断装置(12)，用于在超过最大允许相电流I关断时关断所述电动机(10)；过流监测装置(13)，连接所述过流关断装置(12)，以便在检测到的所述相电流I绕组超过由检测及计算装置(14)所测定的所述最大允许相电流I关断时向所述过流关断装置传输关断信号，其中在测定所述最大允许相电流I关断时，使用将测量到的环境温度TU包括在内的算法。2.根据权利要求1所述的温度监测装置(1)，其特征在于，设有电子设备，以便通过Clark-Park变换从所述相电流检测装置(11)所检测到的绕组电流中获得以相量模型呈现的d绕组电流分量Id和q绕组电流分量Iq，并且在用于测定所述最大允许相电流I关断的所述算法中进一步考虑所述d绕组电流分量Id和所述q绕组电流分量Iq。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·伏特莱博，J·儒勒，M·皮尔斯，O·克莱恩海因茨，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根有限两合公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE