SE433777B - Sett och anordning att for overvakning detektera en asynkronmotors lindningstemperatur - Google Patents

Description

x 8002509-6 10 15 20 25 30 35 2 motortemperaturen, återstår ingen annan möjlighet för närvarande än montering av någon form av termometer 1 själva motorn. Som exempel kan termistorer läggas in i lindningen och anslutas till yttre utrustning, som be- räknar temperaturen på grundval av termistorns resistans- förändringar. Detta förfaringssätt ger visserligen ett korrekt värde på motortemperaturen men det kräver en separat kabel ut till yttre utvärderingsutrustning.

Bristande standardisering av termistorer och anslutninge- metoder liksom att man är tvingad att vid motorns till- verkning välja termistor är andra nackdelar.

Ett ändamål med uppfinningen är därför att åstad- komma ett motorskydd, som ej kräver nâgra extra kablar till motonxoch ändå ger en sann bild av temperaturen i motorn. 7 Detta och andra ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att ett sätt och en anordning för att för övervak- ning detekteraen asynkronmotors lindningstemperatur ges de kännetecken som framgår av respektive efterföljande patentkrav.

Uppfinningen utnyttjar således det kända förhållan- det att motorn kan representeras av en ekvivalent krets, där ingående resistanser har såväl ett temperaturberoende som ett varvtalsberoende. Med kunskap om aktuella värden pâ motorns resistans och.varvtal är det således möjligt att bestämma motortemperaturen. ' Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till medföljande ritningar. Fig 1 är ett blockschema, som visar ett principiellt utförande av anordningen enligt uppfinningen. Fig 2 är ett block- schema över en föredragen utföringsform av anordningen enligt uppfinningen. Fig 3 är ett flödesschema för den första igângsättningen av anordningen enligt fig 2. Fig 4 är ett flödesschema, som visar anordningens funktionssätt under kontinuerlig drift. _ Den i fig l visade anordningen innefattar en f?rsta givare l, som lämnar en med motorströmmen överensstàmmande signal, och en andra givare 2, som lämnar en med motor- 10 15 20 25 30 35 8002309-6 3 spänningen överensstämmande signal. En första beräknings- krets 3 är kopplad till givarens l utgång och beräknar motorvarvtalet med utgångspunkt från motorströmmens över- tonsinnehåll, vilket är beroende av eftersläpningen och därmed varvtalet. Hur denna beräkning sker finns närmare beskrivet 1 SE-patentansökan 8002310-4, avseende "Sätt och anordning för detektering av en asynkronmotors varv- tal"eEm ækka beräkningskrets 4 är kopplad till givarnas l och 2 utgångar samt till beräkningskretsens 3 utgång för beräkning av motorresistansens aktuella värde på grundval av insignalerna från dessa enheter. I en beräkningskretsen 4 efterföljande komparator 5 jämföres de i beräknings- kretsen 4 framtagna värdena med referensvärden, som er- hålles från ett minne 6. Om de beräknade nuvärdena över- skrider referensvärdena, så aktiveras en larmkrets 7.

Den föredragna utföringsformen av anordningen enligt uppfinningen är visad i fig 2 och innefattar samma givare l och 2 som anordningen enligt fig 1 liksom en beräknings- enhet 3 för framtagning av ett eftersläpningen s renresente- rande värde. Anordningen enligt fig 2 innefattar vidare en fasbestämningsenhet 8, vilken mottager utsignalerna från givarna l och 2 och lämnar ett värde, som motsvarar fas- förskjutningen mellan motorströmmen och motorspänningen.

Enheternas l, 2, 3 och 8 utgångar är anslutna till in- gångar till en multiplexer 9 med ett flertal ytterligare ingångar, som är anslutna till inställningsorgan l0-l3 i form av potentiometrar för manuell inställning av värden på motorns märkvarvtal Nn, motorns märkström In, förhållandet startmoment/märkmoment Ms/Mn samt starttemperatur Tstart och motorresistansen R20'vid 20°C. Mu1tip1exerns 9 utgång är via en analog-digitalomvandlare 14 ansluten till ingången till en beiäkningsenhet 15, vilken innehåller en mikro- processor. Beräkningsenheten 15 har som utgångskrets en larmkrets 7 liksom anordningen enligt fig l.

Arbetssättet för anordningen i fig 2 kan delas upp i två förlopp, nämligen ett igångsättningsförlopp eller uppstartförlopp samt ett norma1t_driftförlopp.

Ett flödesschema för uppstartningsförloppet är visat ,8002309-6 10 15 20 25 30 35 4 i fig 3. Såsom där visat sker övergång från själva start- blocket A till ett initieringsblock B. Detta senare tjänar enbart till att förbereda beräkningsenheten 15 genom att vissa celler tilldelas erforderliga värden för att efter- följande program skall kunna genomlöpas. Blocken B-I utgör själva uppstartningsrutinen. Som ett första steg ställas i blocket C värden in på märkvarvtalet Nn, märk- strömmen In, startmomentet/märkmomentet MS/Mn samt omgivningstemperaturen T . Vidare markeras med en omkopplare att det är frâåâršm en första start. De in- ställda värdena kopplas via den analoga multiplexern 9 och analog-digitalomvandlaren 14 till beräkningsenheten 15, där de lagras i lämpliga minnesceller. Värdet Ms/Mn'räknas först om till ett värde Q, som svarar mot förhållandet Rl/R2 mellan statorresistansen och rotorresistansen. I ett beslutsblock D fastställes huruvida det är fråga om första start eller ej. Om så är fallet sker övergång till ett block E, där värden från givarna l och 2 matas in till beräkningsenheten 15 liksom värdena från enheterna 3, B och 13. Med dessa värden kan beräkningsenheten beräkna motorns ekvivalenta resistans vid temperaturen T -U - _ Q_;"l:s start som R = liksom motsvarande resistans I - cosø via 2ø°c R = R - 20)), O (1 + a(Tstart 2 där u s 0,0039.

Medelst potentiometern 13 inställes nu värdet på motorresistansen vid 20°C. Detta sker med hjälp av en ej visad lysdiod, vilken släckes, när potentiometern 13 har inställts i rätt läge. Från det sålunda passerade blocket F sker en övergång till blocket_G. Om i blocket C den nämnda omkopplaren ej inställts för angivande av första start, så hade övergång skett direkt via blocket D till blocket G,_dvs potentiometern 13 hade antagits vara korrekt inställd på värdet för motorresistansen vid 20°C.

I blocket G sker en beräkning av utgångskoefficienter för 10 15 20 25 30 35 8002309-6 5 den inledningsvis Omnämnda integralen, vilken rättare sagt i detta fall genom digitalisering har summaformen: z Kl (12 - xz/yrnst, där Kl och K2 är beroende av motorns termiska egenskaper, dess massa, material och kylning. Moderna asynkronmotorer uppvisar en likartad bild beträffande dessa enheter och den mest avgörande faktorn är motorns totala storlek.

Ett bra mått på denna är motorns märkström, på vilken ett värde redan är inmatat i beräkningsenheten l5. Med hjälp av detta värde framtages ett värde på konstanten Kl och två värden för konstanten K2, dvs ett värde för gående motor och ett för stillastående motor, eftersom kylningen i de tvâ fallen är skiljaktïg.

Efter övergång till steget H sker en ínmatning av värdet på Rzo från potentiometern 13 via multiplexern 9 och analog-digitalomvandlaren 14 till beräkningsenheten 15.

Detta värde lagras i lämplig minnescell i beräkningsen- heten l5,varefter uppstartningsförloppet är slut.

Beräkningsenheten 15 övergår därmed till det egent- liga driftsprogrammet, vars flödesschema är visat i fig 4.

I ett första block K i driftsprogrammet sker en inmatning av uppgifter på samma sätt som beskrivits ovan i samband med blocket E. Ordningsföljden skiljer sig dock genom att värden på eftersläpningen S tas in både som första och.sista värde för jämförelse med varandra.

I ett block L beräknas delsumman Kl(I2-K2-AT) och 'adderas till den tidigare framtagna, motorlindningens temperatur representerande summan E Kl(I2-K2AT)At.

För att det lindningstemperaturvärde som framtages på grundval av motorresistansen skall vara meningsfyllt erfordras att eftersläpningsvärdet S verkligen är det korrekta samt att driftsbetingelserna har varit statiska under den korta tid då datainmatningen skett, dvs efter- släpningen s skall vara densamma före och efter datain- matningen. En ytterligare förutsättning för att det in- matade värdet nå eftersläpningen S skall vara korrekt 8002309-6 6 är att motorströmmen ej överstiger märkströmmen med mer än ungefär 50%. I blocket M kontrolleras huruvida dessa två villkor är uppfyllda. Om villkoren är uppfyllda sker övergång till ett block N, i vilket samma resistansberäk- 5 ning sker som i ovannämnda block E. För att minska inverkan från eventuellt felaktiga värden samt avrundningsfel ut- föres en medelvärdesberäkning enligt formeln: 10 där R är det senast uträknade resistansvärdet. Värdet Rñ omvandlas sedan till ett temperaturvärde på samma sätt som i ovannämnda block E.

I ett block O jämföres det i blocket N beräknade 15 temperaturvärdet med det i blocket L genom summering fram- tagna värdet. Det genom summeringen framtagna värdet uppdateras till likhet med det genom resístansbestämningen framtagna värdet. Dessutom kan "avkylningskoefficienten" K2 uppdateras. Därefter sker övergång till ett besluts- 20 block R. .

Om de i blocket N prövade villkoren ej är uppfyllda, sker övergång till blocket R direkt via ett block P, som inför en fördröjningstid för åstadkommande av konstant genomloppstid oberoende av utfallet av beslutet i blocket 25 M.t ' I blocket R jämföres det aktuella temperaturvärdet med en larmtemperatur Tlarm. Om det aktuella temperatur- värdet ej överskrider larmtemperaturen, verksamgöres ej larmkretsen 7, sättes Tlarm till exempelvis l40°C samt 30 användes under efterföljande exekvering det värde på K2 som svarar mot igång varande motor; Om den aktuella temperaturen är högre än larmtemperaturen sker övergång från blocket R till ett block T, i vilket larmkretsen 7 verksamgöres, Tlarm sättes till exempelvis l00°C och det 35 värde på K2 som svarar mot stillastående motor användes under efterföljande exekvering. Genom aktiveringen av larmkretsen 7 stoppas motorn. När motorn står stilla, kommer resistansberäkningen ej att kunna användas för 10 8002309-6 7 framtagning av motortemperaturen. I stället utnyttjas det temperaturvärde som erhålles genom summaberäkningen i blocket L. Från blocken S och T sker återgång till blocket K, varefter driftprogrammet upprepas.

Sammanfattningsvis kan således bestämningen av asyn- kronmotorns lindningstemperatur enligt uppfinningen sägas ske genom upprepad framtagning av värdet på ovannämnda integral eller summa och genom uppdatering av det härigenom erhållna temperaturvärdet medelst ett på en bestämning av motorns aktuella resistansvärde baserat lindnings- temperaturvärde.

Claims (8)

8002309-6 10 15 20 25 30 35 PATÉNTKRAV

1. l. Sätt att för övervakning detektera en asynkron- motors lindningstemperatur, k ä n n e t e c k n a t därav, att den motorn påtryckta spänningen och den i motorns tilledningar flytande strömmen avkännes för fram- tagning av spänningens och strömmens amplituder represen- terande signaler liksom en fasvinkeln mellan spänningen och strömmen representerande signal, att övertonskompo- nenter i motorströmmen avkännes för framtagning av en motorns eftersläpning och därmed dess varvtal represente- rande signal, att motorresistansens aktuella värde beräk- nas ur signalvärdena för spänningsamplituden, strömampli- tuden, fasvinkeln och eftersläpningen samt att motorns aktuella lindningstemperaturvärde fastställes med hjälp av motorresistansens aktuella värde och dess värde vid ett referenstemperaturvärde.

2. sätt enligt patentkravet I, n a t därav, att beräkningen av det den aktuella motor- k~ä n n e t e c k - resistansen representerande värdet upprepas med förutbestäm- da intervall samt att de därigenom efter varandra beräknade värdena viktas för erhållande av ett värde, som användes för framtagningen av lindningstemperaturvärdet.

3. Sätt enligt patentkravet l eller 2, t e c k n a t därav, att före beräkningen av ett den k ä n n e - aktuella motorresistansen representerande värde en kon- troll göres av om de för beräkningen använda parametrarna uppfyller förutbestämda villkor samt att, om så ej är fallet, en parallellt på grundval av skillnaden mellan förlusteffekt och bortkyld effekt utförd beräkning använ- des för framtagning av ett lindningstempraturvärde.

4. Sätt enligt patentkravet 3, n a t därav, att det medelst det beräknade resistans- värdet framtagna lindningstemperaturvärdet användes för k ä n n e t e c k - uppdatering av det lindningstemperaturvärde som beräknas på grundval av skillnaden mellan förlusteffekten och den bortkylda effekten. 10 15 20 25 30 8002309-6 9

5. Sätt enligt patentkravet 3 eller 4, t e c k n a t därav, att den parallellt utförda beräk- k ä n n e - ningen användes, när motorströmmen med minst 50% över- stiger märkströmmen och/eller när eftersläpningen ligger utanför smråaet o,o1-o,1.

6. Anordning för genomförande av sättet enligt patent- kravet 1 att för övervakning detektera en asynkronmotors lindningstemperatur, k ä n n e t e c k n a d av givare (l, 2) för motorström och motorspänning, en till de båda givarna ansluten kretsanordning (8) för alstríng av en fasskillnaden mellan motorspänning och motorström represen- terande signal, en till givaren (l) för motorströmmen ansluten kretsanordning (3) för alstring av en motorns eftersläpning och därmed dess varvtal representerande signal ur övertonskomponenter i motorströmmen samt en till givarna (1, 2) och kretsanordningarna (8, 3) ansluten beräkningsanordning (l5) för framtagning av för det första en motorns aktuella resistansvärde representerande signal med hjälp av signalvärdena för spänningsamplituden, ström- amplituden, fasvinkeln och eftersläpningen och för det andra en motorns aktuella lindningstemperatur represente- rande signal med hjälp av motorresistansens aktuella värde och dess värde vid en referenstemperatur.

7. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n n e - t e c k n a d av en multiplexer (9) för successiv inmat- ning av insignaler till beräkningsanordningen (15).

8. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e - t e c k n a d av ett flertal potentiometrar (10-13) för inmatning av motorberoende konstanter till beräknings- anordningen (15) via multiplexern (9).