CN1610205A - 电气装置，尤其是电机 - Google Patents
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Abstract
说明了一种电气装置(3)，特别是一种电机，带有一个壳(7)，一个安装在所述壳(7)中的产生热装置(9、10)，一个与所述产生热装置(9、10)导热连接的支座(8)和一个保险装置，所述保险装置在过高温度的情况下切断电源。力图可靠地关机而无不必要地限制装置的运行。为此本发明提出，所述保险装置具有多个温度传感器(14－16)，其中至少一个安排在产生热的装置(9、10)上并且至少一个安排在支座(8)上，并于具有一个分析装置(11)，所述分析装置(11)把通过温度传感器(14－16)求出的温度信息综合成一个组合值，并且把该组合值与一个预设值进行比较。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气装置，特别是一种电机，带有一个壳，一个安装在所述壳中的产生热的装置，一个与所述产生热的装置连接的支座和一个保险装置，所述保险装置在过高温度的情况下切断电源。
背景技术
为了简化以下的说明，结合一种电机说明本发明。类似的问题也出现于其它的电气装置，例如其中在运行中发热的变压器或者电子电路。
在有爆炸危险的马达和其它的电气设备应用的情况下，用一种温度等级分类(例如T6、T5或者T4)。相应的温度等级取决于在所述装置的环境中有什么样的易燃材料以及这种易燃材料的点火温度是多少。对于每个温度等级指定一个所述装置的最大表面温度。换言之，人们要设法使壳的外部温度总是保持低到装置的环境中的易燃物品不会点火。这样的点火在一定的情况下会导致爆炸。
人们原来相信，使用这样的装置要遵守装置的供货商的规定，以避免表面温度超过所允许的限度。例如马达只能够在预定的负荷下运行并且必须在受阻滞时强制地关断。然而，事实表明，不能够相信使用者相应于所述规定运转装置。因此装置本身中必须存在一种保证不会超过最高表面温度保护机制。
现在一种公知的方案在于，把装置的尺寸做得大到使对于表面的最大热传导小到在正常运行时温度不会超过环境温度一定预定的程度。在此把环境温度与温度等级一起指定。这样必须限定环境温度，并且所述的壳一般地设有散热片。然而这样安排的缺点是，对于多数用途的装置要显著地做得尺寸很大，并且从而过于昂贵。
另一个常用的方案是在产生热的装置的区域内采用一种热保护开关，例如双金属片开关。在电动马达中所述的产生热区域一般是定子绕组。然而这种开关必须有低到与环境温度无关地早期关断的温度极限，使得在关断后的表面温度过冲不超过允许的温度极限。这种方案也不是令人完全满意的，因为在正常运行时绕组已经显著地比壳的表面更热了。如果马达停机，在整个马达中的热量导致壳的表面温度上升到出现温度均衡为止。在实践中，这意味着，绕组的最高允许温度不得超过壳表面的最高允许温度。如果环境温度刚好像允许的壳表面温度那样高，这样的装置就根本不允许起动。这在一般的情况下结果是，远在达到允许的壳表面温度以前就关闭装置，即切断电源。因此不能够理想地使用所述电气装置。
发明内容
本发明的任务是使得能够可靠地关断，而不无必要地限制装置的运行。
该任务由前序部分所述的技术这样地完成：所述保险装置具有多个温度传感器，其中至少一个安排在产生热的装置上并且至少一个安排在支座上，并于具有一个分析装置，所述分析装置把通过温度传感器求出的温度信息综合成一个组合值，并且把该组合值与一个预设值进行比较。
用这种安排不仅可以得到运行中最热的区域中的温度，也就是产生热的装置中的温度。附加地还可以测量至少支座的温度，支座在运行中本身不产生热，但是由于从产生热的装置的热传导也会提高温度。一般情况下，在运行中产生热的装置有远高于支座的温度。也就是说，支座因此能够在切断电源以后可以从产生热的装置吸取一定热量。在此热传递中进行一种温度均衡，其中支座与壳的温度上升，而产生热的装置的温度下降。因为通过支座温度可以知道，可以在保险装置运行时可以考虑到这种储热器并且，只要在支座以及一定的情况下的壳不能够吸取产生热的装置发出的热而同时又不超过壳的最高允许温度时才切断电源。基于所提供的信息在一定的程度上可以预示末来，并且只有在等到一个在关断电源时随后的温度均衡会出现危险情况的确定的运行状态时才切断电源。
优选地分析装置构成一种加权的组合值。把装置各个部件的温度影响以不同的权重加入到组合值中。从而可以这样的考虑这种事实，所述的支座，例如可以是较大的铸件，比绕组有大得多热容量。在热均衡时产生热的装置的温度下降要比支座的温度上升大得多。在此应当注意，概念“支座应当称为装置的一个与产生热的装置导热连接的区域。因此一般地这还对产生热的装置起承载和支持的功能。但是这对本发明却不是必要的。
优选地所述的温度传感器采用有具正温度系数的温度相依性电气部件构成。这样的电气部件例如可以是PCT电阻器，其电阻随着温度上升而增加。然而也可以使用依据环境温度改变其电流/电压关系的半导体器件。
在此优选地，温度传感器构成一个电气网络。例如它们可以串联连接。特别是在采用PTC电阻器时由此得到一种非常简单的电路安排，其中可以根据在串联电路的元件上的电压降以简单的方式组合温度信息。在构成加权值时也是这样。在此情况下各个温度传感器在串联电路中有不同的意义。相应地也适用于并联电路。
优选地保险装置具有一种参照元件，并且在参照元件上的预定的电气量对应于温度传感器网络上的相应量时开关装置动作。例如如果温度传感器用PTC电阻器构成，当参照电阻器有相同的阻值时开关装置动作。相应的监测可以在电子电路中借助于一个比较器方便地进行。
优选地在产生热的装置上的温度传感器有一种第一温度相依性，而在支座上的温度传感器有一种第二温度相依性。例如，如果一个温度传感器构成为Pt-100电阻器而另一个温度传感器就构成为Pt-1000电阻器。这是一种相应地加权相应元件的温度影响的简单方法。各个温度传感器依据其位置、所监测的部件的热容量和所预期的温度范围选择。可以选择其它的组合，譬如Pt-200/Pt-500或者Pt-200/Pt-400。
优选地所述保险装置具有与电源不同电压的辅助电源。从而运行保险装置不再依赖于电源。例如在保险装置中可以有24的直流电压，而电气装置的电源一般地有较高的电压，例如220V交流电压。
优选地，保险装置具有一个可电操作的开关，在出故障时辅助电源开路，而切断马达电源。这对于故障的情况下给出一定的可靠性。与电源发生故障无关地关闭电气装置，在人不能够确定时，保险装置起作用。
保险装置具有一个锁定装置也是有利的，所述在锁定装置在切断的电源以后只有在规定的操作下才能重新接入马达的电源。这样做的着眼点是，基于装置内部的温度组合而切断电源时，存在成功地切断电源以后表面温度过大的危险。如果人直接在断开电源后重新接通电源，就会重新产生这样的情况，因为在此时间壳内部的温度关系没有改变。相应地提供一定的措施，以强迫使用者等待。一个这样的措施例如可以在于发送关闭辅助电源一定的时间，例如长于5秒钟才能够解除锁定装置的锁定。
在此优选地所述锁定装置具有一个复位装置。在此可以包括上述的关断辅助电源。当然也可以设想其它的复位位置。
优选地产生热的装置构成为绕组，而支座构成为马达的定子。这是一种其中不利的马达运行条件出现过高地升高装置的温度的情况。
在此一个优选的应用是，马达与一个馈给液压操作装置的泵连接，并且马达、泵和操作装置构成一个组件。这件的组件称作“动力总成(powerpack)”。所述的组件例如用在船中以操作远离命令桥的阀门、活门或者类似物。在这样的动力总成中只需要把电功率送到相应的阀门。附加地必须操作马达。所述的阀门就可以用液压打开或者关闭了。然而恰好在这样的用途中存在如果阀门卡住或者以其它方式被阻滞时马达过热的风险。现在所述保险装置可以让这样的“动力总成”也能够用在油轮上。
附图说明
下面参照附图借助于一个优选实施例详细地说明本发明。在附图中：
图1为一个构成为马达的电气装置的示意图，
图2是一个电路的示意图，
图3是用示意图示出的一个“动力总成”。
具体实施方式
图3示出一个“动力总成”1，其中在一个公共的壳2中安装一个马达3、一个罐5和一个例如一个活塞-缸筒单元形式的液压操作装置6。马达3与泵4机械地连接。泵4为操作装置供应能量。当操作马达3时，所述泵受操作并且驱动操作装置6，从而液压地操作连接在操作装置6上的组件，例如一个阀门，不需要从一个空间上远距离的位置向操作装置布置液压管线。一个这样的“动力总成”例如用在船上。这此所述“动力总成”可以与发令中心距离很远，并且现场操纵一个阀门开闭，不需要设置相应的长的液压管路。
如果现在操作装置6受到阻滞，马达不能够驱动泵4。如果这样还是对马达3继续供电，温度就会上升。从而壳2的表面温度也会上升。如果壳2放在一个易燃的气体中，这可以导致危险的情况。这样的易燃气体例如可以是汽油蒸汽，如果壳2的温度超过一个预定的值，即点火温度，汽油蒸汽就可能起爆。
为了避免这样的情况，在马达3中设置各种元件，这些元件下面参照图1和图3详细地说明。
在图1中仅示意地示出的马达3具有一个壳7，其中安装了仅示意地示出的定子8。定子8具有两个由一个电源装置11(图2)供电压的绕组9、10。例如，所述电源两个电气上相互90°错开，以在绕组9、10中产生一个旋转磁场，所述旋转磁场作用在没有详细示出的转子上。当然也可以设置两个以上的绕组。
在运行中这时绕组9、10中产生一定的损耗热，所述的损耗热导致绕组9、10的温度上升，从而定子8的温度也上升。一种热传导也在壳7上进行，同样地提高其温度。在正常运转时，在壳7表面上的温度有限，从而在马达正常工作时没有壳7的表面温度达到预定的温度的危险，所述预定的温度是在马达3的环境中存在的易燃混合物的点火温度。
然而这时在不利的情况下，例如在马达受阻滞的情况下，出现损耗热提高。没有附加措施这种损耗热就会把壳7的表面上的温度提高到出现爆炸危险的程度。
为了及时地测量这样的温度上升，在绕组的9、10的各个绕组头12、13上安装一个构成为PTC电阻14、15的温度传感器，也就是一种纯欧姆电阻，其阻值取决于温度。因为绕组9、10在现有情况下产生热，所述也把它们称为产生热的装置。PTC电阻器14、15也就是直接测取产生热的装置上的温度的温度传感器。当然也可以用其它温度传感器取代这样的PTC电阻器。
附加地在定子8中设置另一个构成为PTC电阻器16的温度传感器，所述的PTC电阻器16热传导地与定子壳7连接。例如PTC电阻器16装入在定子壳的一个孔中。
设置在绕组头12、13上的两个PTC电阻器14、15构成为Pt100电阻器。定子8中的PTC电阻器16构成为Pt-1000电阻器。也就是它具有较陡的特性曲线。换言之，在相同的温度上升时PTC电阻器16比PTC电阻器14、15电阻值增加得多。
这三个PTC电阻器14-16，如从图2中可见，是串联连接的，并且通到比较器17的一个输入端。比较器17的另一个输入端_连接一个参照电阻18。不论是由PTC电阻器14-16构成的串联电路还是参照电阻18都由一个辅助电压UA供电中，供电，例如是24V的直流电压。
比较器17与为马达3供电的电源装置11连接。电源装置11用一个电源电压UM供电，例如220V的交流电。
在电源装置11中示意地示出一个继电器19，如果比较器17确定，三个串联连接的PTC电阻器14-16的阻值与参照电阻器18的阻值相当，所述的继电器11开路，并且从而关闭马达3。这是一种其中在壳7的表面温度以例如3℃的保险间距低于马达3的最高允许温度的情况。
通过在马达3的也具有不同热容量的不同区域中使用三个PTC电阻器14-16，可以得到马达中的总热量的较好的估计。当马达的壳7用重的铸件壳构成时，它对绕组有大得多的热容量。在关断电源的时间点在马达3中的总热量从而得出马达3的最高表面温度，然而所述马达3的最高表面温度只有在关断电源一些时候以后才达到。
从而在图21中示意地示出的电子电路构成一个温度监测器，所述温度监测器标定得，当电阻值18相应于串联的PTC电阻器14-16相当时才关断马达3，在此情况下壳7表面的温度例如在允许的表面温度3℃以下。
继电器19构成为常开继电器，当辅助电压UA下降时它开路并且从而关断马达3。
没有详细示出在被构成为保险装置21的电路中设有一个锁定装置，所述锁定装置的作用是，如果由于过高的温度关断了马达3以后，不能够自动地重新接通马达3。而是必须关断辅助电源UA5秒钟以上，才能重新起动马达3。还可以进行手动复位，例如通过按健20复位。
在马达3投入运行以前，当然应当等待一个一定的时间以进行充分的温度下降。否则一定条件下在重新通电时马达3出现同样的故障状态。
用所述的方案可以在其余都相同的条件下可以比迄今好得多地利用马达3，并且表面温度达到接近最高允许温度限度，然而无论如何都在其之下。
Claims (12)
1.一种电气装置，尤其是一种电机，带有一个壳，一个安装在所述壳中的产生热装置，一个与所述产生热装置导热连接的支座和一个保险装置，所述保险装置在过高温度的情况下切断电源，其特征在于，所述保险装置具有多个温度传感器(14-16)，其中至少一个安排在产生热的装置(9、10)上以及至少一个安排在支座(8)上，并且具有一个分析装置(11)，所述分析装置(11)把通过温度传感器(14-16)求出的温度信息综合成一个组合值，并且把该组合值与一个预设值进行比较。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该分析装置构成一种加权的组合值。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的温度传感器(14-16)用有正温度系数的温度相依性电气部件构成。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，温度传感器(14-16)构成一个电气网络。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，保险装置(21)具有一种参照元件，并且在参照元件(18)上的预定的电气量对应于温度传感器(14-16)网络上的相应量时开关装置(19)动作。
6.如权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，在产生热的装置(9、10)上的温度传感器(14-16)有一种第一温度相依性，而在支座(8)上的温度传感器(16)有一种第二温度相依性。
7.如权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，所述保险装置(21)具有与电源不同电压的辅助电源(UA)。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，优选地，保险装置(21)具有一个可电操作的开关(19)，在出故障时辅助电源(UA)开路，而切断马达(3)的电源。
9.如权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，所述保险装置(21)具有一个锁定装置，在所述锁定装置切断马达(3)的电源以后只有在规定的操作下才能重新接入马达(3)的电源。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述锁定装置具有一个复位装置(20)。
11.如权利要求1至10之一所述的装置，其特征在于，产生热的装置(9、10)被构成为绕组，而支座(8)被构成为马达(3)的定子。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述马达(3)与一个向液压操作装置(6)进行馈送的泵(4)连接，并且马达(3)、泵(4)和操作装置(6)构成一个组件(1)。
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