CN112234580B - 电动机保护器及其控制方法 - Google Patents

电动机保护器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电动机保护器及其控制方法，涉及电机组件驱动控制技术领域。本发明中：绕组控制器对出现异常状态的线圈绕组励磁绕组数目进行分析，绕组控制器对应匹配线性替换备用绕组的线性介入数目。绕组控制器根据获取到的线性替换备用绕组上的温度信息，对线性替换备用绕组的替换优先权进行排序。分析当前需要替换的线圈绕组励磁绕组进行等速线性替换所需的时间。等速线性替换时：在一定时间内，绕组控制器对异常状态的线圈绕组励磁绕组上的电流进行线性化降低，对线性替换备用绕组上的电流进行线性化的升高。本发明采用低温优先式的等速线性励磁替换，保证线圈替换过程中的电机运作状态平稳性，减少工作线圈的持续高温数目和时间。

Description

电动机保护器及其控制方法
技术领域
本发明属于电机组件驱动控制技术领域，特别是涉及电动机保护器及其控制方法。
背景技术
现有的电动机保护器，一般都是在电机出现过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、接地、轴承磨损、定转子偏心时、绕组老化予以报警或保护控制。
在电机装置的内部结构，内部线圈受到长时间电流影响，线圈内部产生大量热量，受到电机内部空间、结构影响，持续通电的线圈内层的热量散热较慢，导致整个线圈出现功耗升高、甚至烧毁现象。
针对现有电机装置内部线圈发热，影响电机装置的常态化工作运转等现象，如何进行有效的克服，成为电动机高效工作、电机工作常态化保护过程中都需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供电动机保护器及其控制方法，采用低温优先式的等速线性励磁替换，保证线圈替换过程中的电机运作状态平稳性，减少工作线圈的持续高温数目和时间。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为电动机保护器，包括电机装置，电机装置上包括有电机输出转轴，电机装置内设有用于传感检测电机输出转轴实时转速的转速传感器，电机装置上安装有绕组控制器。
电机装置内设有若干组独立的线圈绕组，若干组独立的线圈绕组中包括有在电机装置运作时进行通电励磁的线圈绕组励磁绕组和电机装置常态运作下无通电励磁的的线性替换备用绕组；每一个独立的线圈绕组上都预嵌入有一温度传感探头；绕组控制器内设有与若干温度传感探头电信号相连的温度传感模块；绕组控制器内设有用于驱动调节控制线圈绕组励磁电流的支路电流控制模块；支路电流控制模块上连接有用于采集监测各个绕组支路电流信息的电流采集模块。
作为本发明的一种优选技术方案，电机装置内的若干组独立的线圈绕组束线并联集成在支路电流控制模块位置处；绕组控制器内设有用于监测当前电机装置上若干并联式绕组的载入输入电压的电压监测模块；电压监测模块位于支路电流控制模块的上游线路上。
作为本发明的一种优选技术方案，电机装置内的若干组独立的线圈绕组中，设线性替换备用绕组数目为M1，设线圈绕组励磁绕组数目为M2，则有常态替换比K＝M1：M2，K∈(0,1)。
本发明中涉及一种电动机保护器驱动控制方法，包括以下内容：
转速传感器对电机装置的电机输出转轴的工作转速进行传感检测，并将该转速信息传输至绕组控制器。电机装置内的若干独立设置的温度传感探头对各自所在的线圈绕组内的温度信息进行探测，并将探测到的温度信息传输至绕组控制器内的温度传感模块。
绕组控制器对获取到的若干温度信息进行分析，判断各个线圈绕组当前温度信息的异常状态。绕组控制器对出现异常状态的线圈绕组励磁绕组数目进行分析，绕组控制器对应匹配线性替换备用绕组的线性介入数目。
绕组控制器根据获取到的线性替换备用绕组上的温度信息，对线性替换备用绕组的替换优先权进行排序。绕组控制器中的电流采集模块对需要替换的线圈绕组励磁绕组的励磁工作电流进行采集分析，分析当前需要替换的线圈绕组励磁绕组进行等速线性替换所需的时间。
等速线性替换时：在一定时间内，绕组控制器对异常状态的线圈绕组励磁绕组上的电流进行线性化降低，对线性替换备用绕组上的电流进行线性化的升高。
作为本发明的一种优选技术方案，设电机装置内的线圈绕组依次分为并联绕组T1、并联绕组T2...并联绕组Tn，线圈绕组上的温度传感探头对应为温度传感探头A1、温度传感探头A2...温度传感探头An。
电机装置初始状态时：支路电流控制模块通过对电流通断控制，对电机装置内的线圈绕组进行分组，将电机装置内的若干独立的线圈绕组分为线圈绕组励磁绕组部分(并联绕组T1、并联绕组T2...并联绕组Tx-1)、线性替换备用绕组部分(并联绕组Tx、并联绕组Tx+1...并联绕组Tn)。
作为本发明的一种优选技术方案，设电机装置内的线圈绕组励磁绕组中存在温度异常绕组：并联绕组Ta、并联绕组Tb、并联绕组Tc。设温度传感探头传感检测到属于正常温度范围内的线性替换备用绕组为：并联绕组Tq、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tw。
并联绕组Tq、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tw按照温度由低到高的排序依次为并联绕组Tw、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tq。则对温度异常绕组(并联绕组Ta、并联绕组Tb、并联绕组Tc)进行等速线性替换的线性替换备用绕组为：并联绕组Tw、并联绕组Tu、并联绕组Tv。
作为本发明的一种优选技术方案，绕组控制器对出现异常状态的线圈绕组励磁绕组的电流状态进行分析，设异常状态的线圈绕组励磁绕组从正常励磁变为零电流状态所降低的电流为△I，设线性替换备用绕组对异常状态的线圈绕组励磁绕组进行等速线性替换所需的时间为△t，存在△t∝△I。
作为本发明的一种优选技术方案，当电机装置运作状态过程中，线圈绕组励磁绕组中的异常绕组数目大于线性替换备用绕组中的正常温度范围内的绕组数目，则绕组控制器进行驱动警报器发出危险警报信号。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明在电机装置内设置若干独立化的线圈绕组，设置绕组控制器对若干独立化线圈绕组进行不停机式的线性化等效替换，避免停机导致的工序工效降低、停滞；
2、本发明通过独立预嵌入的温度传感探头，对电机装置内的线圈温度进行总览式监测，对正在励磁的线圈温度进行监测、对无通电状态下的备用线圈温度进行监测，当励磁线圈出现温度异常状态时，采用低温优先式的等速线性励磁替换，保证线圈替换过程中的电机运作状态平稳性；
3、本发明中可以根据电机装置的实际运转参数需求，进行初始化的线圈绕组励磁绕组数目设定，最大化的预留线性替换备用绕组数目，为电机装置在运行过程中，进行更多次的低温状态线圈线性替换，减少工作线圈的持续高温数目和时间。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的电机装置的内部元件布局示意图；
图2为本发明中的电机线圈状态检测模块的系统逻辑示意图；
图3为本发明中的电机线圈分组分类的系统逻辑示意图；
图4为本发明中的电机内部线圈等速线性替换的系统逻辑示意图；
图5为本发明中的电机内部线圈等速线性替换的变化曲线示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-电机装置；2-电机输出转轴；3-线圈绕组励磁绕圈；4-线性替换备用绕组；5-转速传感器；6-绕组控制器；7-温度传感探头；8-电压监测模块；9-支路电流控制模块；10-温度传感模块；11-电流采集模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1所示，本发明涉及一种电动机保护器，电机装置1上包括有电机输出转轴2，电机装置1内设有用于传感检测电机输出转轴2实时转速的转速传感器5，电机装置1上安装有绕组控制器6。
电机装置1内设有若干组独立的线圈绕组，若干组独立的线圈绕组中包括有在电机装置1运作时进行通电励磁的线圈绕组励磁绕组3和电机装置1常态运作下无通电励磁的的线性替换备用绕组4。
每一个独立的线圈绕组上都预嵌入有一温度传感探头7；绕组控制器6内设有与若干温度传感探头7电信号相连的温度传感模块10；绕组控制器6内设有用于驱动调节控制线圈绕组励磁电流的支路电流控制模块9；支路电流控制模块9上连接有用于采集监测各个绕组支路电流信息的电流采集模块11。
电机装置1内的若干组独立的线圈绕组束线并联集成在支路电流控制模块9位置处；绕组控制器6内设有用于监测当前电机装置1上若干并联式绕组的载入输入电压的电压监测模块8；电压监测模块8位于支路电流控制模块9的上游线路上。
对电机装置1内的线圈可替换比进行初始化设定：
电机装置1内的若干组独立的线圈绕组中，设线性替换备用绕组4数目为M1，设线圈绕组励磁绕组3数目为M2，则有常态替换比K＝M1：M2，K∈(0,1)。
请参阅图2、图3、图4、图5，本发明中的电动机保护器驱动控制方法，具体涉及以下内容：
转速传感器5对电机装置1的电机输出转轴2的工作转速进行传感检测，并将该转速信息传输至绕组控制器6，电机装置1内的若干独立设置的温度传感探头7对各自所在的线圈绕组内的温度信息进行探测，并将探测到的温度信息传输至绕组控制器6内的温度传感模块10。
绕组控制器6对获取到的若干温度信息进行分析，判断各个线圈绕组当前温度信息的异常状态。绕组控制器6对出现异常状态的线圈绕组励磁绕组3数目进行分析，绕组控制器6对应匹配线性替换备用绕组4的线性介入数目。
绕组控制器6根据获取到的线性替换备用绕组4上的温度信息，对线性替换备用绕组4的替换优先权进行排序；绕组控制器6中的电流采集模块11对需要替换的线圈绕组励磁绕组3的励磁工作电流进行采集分析，分析当前需要替换的线圈绕组励磁绕组3进行等速线性替换所需的时间；等速线性替换时：在一定时间内，绕组控制器6对异常状态的线圈绕组励磁绕组3上的电流进行线性化降低，对线性替换备用绕组4上的电流进行线性化的升高。
请参阅图1、图2、图3，设电机装置1内的线圈绕组依次分为并联绕组T1、并联绕组T2...并联绕组Tn，线圈绕组上的温度传感探头7对应为温度传感探头A1、温度传感探头A2...温度传感探头An。电机装置初始状态时：支路电流控制模块9通过对电流通断控制，对电机装置1内的线圈绕组进行分组，将电机装置1内的若干独立的线圈绕组分为线圈绕组励磁绕组3部分[并联绕组T1、并联绕组T2...并联绕组Tx-1]、线性替换备用绕组4部分[并联绕组Tx、并联绕组Tx+1...并联绕组Tn]。
请参阅图1、图4，设电机装置1内的线圈绕组励磁绕组3中存在温度异常绕组：并联绕组Ta、并联绕组Tb、并联绕组Tc；设温度传感探头7传感检测到属于正常温度范围内的线性替换备用绕组4为：并联绕组Tq、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tw。并联绕组Tq、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tw按照温度由低到高的排序依次为并联绕组Tw、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tq；则对温度异常绕组[并联绕组Ta、并联绕组Tb、并联绕组Tc]进行等速线性替换的线性替换备用绕组4为：并联绕组Tw、并联绕组Tu、并联绕组Tv。
请参阅图1、图5，绕组控制器6对出现异常状态的线圈绕组励磁绕组3的电流状态进行分析，设异常状态的线圈绕组励磁绕组3从正常励磁变为零电流状态所降低的电流为△I，设线性替换备用绕组4对异常状态的线圈绕组励磁绕组3进行等速线性替换所需的时间为△t，存在△t∝△I。
当电机装置1运作状态过程中，线圈绕组励磁绕组3中的异常绕组数目大于线性替换备用绕组4中的正常温度范围内的绕组数目，则绕组控制器6进行驱动警报器发出危险警报信号。
本发明中的电机装置1内设置若干独立化的线圈绕组，绕组控制器6对若干独立化线圈绕组进行不停机式的等速线性替换。
本发明在电机装置1中独立预嵌入温度传感探头7，对线圈温度进行实时内层化的监测，对正在励磁的线圈温度进行监测、对无通电状态下的备用线圈温度进行监测。当励磁线圈出现温度异常状态时，采用低温优先式的等速线性励磁替换，保证线圈替换过程中的电机运作状态平稳性。
本发明中，场景需求不同使得电机装置1的实际运转参数需求也不同，可以对初始化的线圈绕组励磁绕组3数目进行设定，最大化的预留线性替换备用绕组4数目，为电机装置1在运行过程中，进行更多次的低温状态线圈线性替换，减少工作线圈的持续高温数目和时间。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.电动机保护器，包括电机装置(1)，电机装置(1)上包括有电机输出转轴(2)，电机装置(1)内设有用于传感检测电机输出转轴(2)实时转速的转速传感器(5)，电机装置(1)上安装有绕组控制器(6)，其特征在于：
电机装置(1)内设有若干组独立的线圈绕组，若干组独立的线圈绕组中包括有在电机装置(1)运作时进行通电励磁的线圈绕组励磁绕组(3)和电机装置(1)常态运作下无通电励磁的的线性替换备用绕组(4)；
每一个独立的线圈绕组上都预嵌入有一温度传感探头(7)；
绕组控制器(6)内设有与若干温度传感探头(7)电信号相连的温度传感模块(10)；
绕组控制器(6)内设有用于驱动调节控制线圈绕组励磁电流的支路电流控制模块(9)；
支路电流控制模块(9)上连接有用于采集监测各个绕组支路电流信息的电流采集模块(11)。
2.根据权利要求1所述的电动机保护器，其特征在于：
电机装置(1)内的若干组独立的线圈绕组束线并联集成在支路电流控制模块(9)位置处；
绕组控制器(6)内设有用于监测当前电机装置(1)上若干并联式绕组的载入输入电压的电压监测模块(8)；
电压监测模块(8)位于支路电流控制模块(9)的上游线路上。
3.根据权利要求1所述的电动机保护器，其特征在于：
电机装置(1)内的若干组独立的线圈绕组中，设线性替换备用绕组(4)数目为M1，设线圈绕组励磁绕组(3)数目为M2，则有常态替换比K＝M1：M2，K∈(0,1)。
4.电动机保护器驱动控制方法，转速传感器(5)对电机装置(1)的电机输出转轴(2)的工作转速进行传感检测，并将该转速信息传输至绕组控制器(6)，其特征在于：
电机装置(1)内的若干独立设置的温度传感探头(7)对各自所在的线圈绕组内的温度信息进行探测，并将探测到的温度信息传输至绕组控制器(6)内的温度传感模块(10)；
绕组控制器(6)对获取到的若干温度信息进行分析，判断各个线圈绕组当前温度信息的异常状态；
绕组控制器(6)对出现异常状态的线圈绕组励磁绕组(3)数目进行分析，绕组控制器(6)对应匹配线性替换备用绕组(4)的线性介入数目；
绕组控制器(6)根据获取到的线性替换备用绕组(4)上的温度信息，按照温度由低到高对线性替换备用绕组(4)的替换优先权进行替换排序；
绕组控制器(6)中的电流采集模块(11)对需要替换的线圈绕组励磁绕组(3)的励磁工作电流进行采集分析，分析当前需要替换的线圈绕组励磁绕组(3)进行等速线性替换所需的时间；
等速线性替换时：在一定时间内，绕组控制器(6)对异常状态的线圈绕组励磁绕组(3)上的电流进行线性化降低，对线性替换备用绕组(4)上的电流进行线性化的升高。
5.根据权利要求4所述的电动机保护器驱动控制方法，其特征在于：
设电机装置(1)内的线圈绕组依次分为并联绕组T1、并联绕组T2...并联绕组Tn，线圈绕组上的温度传感探头(7)对应为温度传感探头A1、温度传感探头A2...温度传感探头An；
电机装置初始状态时：支路电流控制模块(9)通过对电流通断控制，对电机装置(1)内的线圈绕组进行分组，将电机装置(1)内的若干独立的线圈绕组分为线圈绕组励磁绕组(3)部分[并联绕组T1、并联绕组T2...并联绕组Tx-1]、线性替换备用绕组(4)部分[并联绕组Tx、并联绕组Tx+1...并联绕组Tn]。
6.根据权利要求4或5所述的电动机保护器驱动控制方法，其特征在于：
设电机装置(1)内的线圈绕组励磁绕组(3)中存在温度异常绕组：并联绕组Ta、并联绕组Tb、并联绕组Tc；
设温度传感探头(7)传感检测到属于正常温度范围内的线性替换备用绕组(4)为：并联绕组Tq、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tw；
并联绕组Tq、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tw按照温度由低到高的排序依次为并联绕组Tw、并联绕组Tu、并联绕组Tv、并联绕组Tq；
则对温度异常绕组[并联绕组Ta、并联绕组Tb、并联绕组Tc]进行等速线性替换的线性替换备用绕组(4)为：并联绕组Tw、并联绕组Tu、并联绕组Tv。
7.根据权利要求4所述的电动机保护器驱动控制方法，其特征在于：
绕组控制器(6)对出现异常状态的线圈绕组励磁绕组(3)的电流状态进行分析，设异常状态的线圈绕组励磁绕组(3)从正常励磁变为零电流状态所降低的电流为△I，设线性替换备用绕组(4)对异常状态的线圈绕组励磁绕组(3)进行等速线性替换所需的时间为△t，存在△t∝△I。
8.根据权利要求4所述的电动机保护器驱动控制方法，其特征在于：
当电机装置(1)运作状态过程中，线圈绕组励磁绕组(3)中的异常绕组数目大于线性替换备用绕组(4)中的正常温度范围内的绕组数目，则绕组控制器(6)进行驱动警报器发出危险警报信号。
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