ES2563279T3 - Circuito de protección térmica y de regulación de potencia de motores eléctricos - Google Patents

Circuito de protección térmica y de regulación de potencia de motores eléctricos Download PDF

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Abstract

Un circuito para la protección térmica y la regulación de la potencia como función de la temperatura actual de devanado de los devanados de fase de un motor eléctrico, que comprende al menos un conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) que mide la temperatura de devanado de los devanados de fase que, después de alcanzar una temperatura específica del devanado que define una temperatura de conmutación, desconecta la corriente del devanado que fluye a través de los devanados, y un termistor (PTC) que está asociado con los devanados de fase y que, después de alcanzar una temperatura específica del devanado, reduce la potencia del motor aumentando la resistencia, o desconecta el motor, caracterizado por que uno de los devanados de fase está asociado con el termistor (PTC) que depende de la temperatura y un conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) está asociado con cada devanado de fase o devanados de fase, en donde el termistor (PTC) que depende de la temperatura y el conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) y los conmutadores del monitor de la temperatura (TW1, TW2), respectivamente, están conectados en un circuito en serie a una fuente de tensión.

Description

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DESCRIPCION
Circuito de proteccion termica y de regulation de potencia de motores electricos
La presente invention se refiere a un circuito para la proteccion termica y la regulacion de la potencia como una funcion de la temperatura actual de devanado de los devanados de fase de un motor electrico que tiene, por una parte, un conmutador del monitor de la temperatura que mide la temperatura del devanado -la temperatura de los devanados de fase- y despues de alcanzar una temperatura de devanado especlfica -la temperatura de conmutacion- desconecta la corriente de devanado que fluye a traves de los devanados, y por otra un termistor que esta asociado con los devanados de fase, y despues de alcanzar una temperatura de devanado especlfica, reduce la potencia del motor aumentando la resistencia.
La proteccion de un motor electrico trifasico frente a la sobrecarga termica se consigue de una manera conocida mediante tres conmutadores del monitor de la temperatura, en donde preferiblemente estos son unos conmutadores bimetalicos. La temperatura de cada fase del motor se muestrea con su propio monitor de la temperatura para poder detectar incluso aumentos de temperatura asimetricos, por ejemplo debidos a danos en el aislamiento del devanado. Los tres conmutadores del monitor de la temperatura estan conectados en serie. Cuando se ha superado la temperatura de conmutacion de uno de los conmutadores del monitor, este se abre. La interruption se reconoce en la electronica de evaluation y se inicia la action requerida para el concepto especlfico de proteccion. Tlpicamente, esto significa la desconexion de la corriente del devanado que fluye a traves de los devanados de fase. Ademas, se sabe disponer un termistor por medio del cual se puede producir la regulacion de la potencia dependiente del devanado de fase. El valor de la resistencia del termistor, que aumenta con la temperatura, se usa para medir la temperatura actual del devanado, por ejemplo midiendo la calda de la tension a traves del termistor cuando se superpone una corriente constante. Cuando la temperatura es demasiado alta, se reduce la potencia al motor. Basado en la suposicion de que con un funcionamiento apropiado del motor, las temperaturas en los devanados de fase son aproximadamente iguales, solamente se usa un termistor con el fin de reducir los gastos. Con el fin de poder evaluar el circuito en serie de los tres conmutadores del monitor de la temperatura por medio de la electronica de evaluacion son necesarias dos conexiones con la electronica de senales. Igualmente son necesarias dos conexiones con la electronica para la evaluacion del termistor mediante el uso de la electronica de evaluacion. De este modo son necesarias cuatro conexiones entre el motor electrico y la electronica de evaluacion. Esto supone un mayor gasto en circuitos y componentes.
De la EP 0 915 550 A1 se conoce un medio de control para la proteccion termica de un motor, que esta disenado para controlar la potencia suministrada a los devanados de fase del motor. El medio de control comprende unos conmutadores termicos que estan en conexion termica pero no electrica con los devanados de fase. Por otra parte, el medio de control comprende un contactor, en donde la bobina del contactor esta conectada en serie al conmutador termico, y los contactores de conmutacion estan dispuestos de modo que el suministro de potencia a los devanados del motor se interrumpa tan pronto como no se suministre a la bobina del contactor mas una corriente debido a la apertura del conmutador termico.
El documento US 5 604 476 A describe un dispositivo de proteccion para un motor, que comprende unos sensores de temperatura dispuestos en los devanados de fase, por ejemplo, unas resistencias PTC, una unidad de evaluacion y control conectada a los sensores de temperatura as! como un circuito de control conectado a la unidad de evaluacion y control. El circuito de control comprende una resistencia dependiente de la temperatura que esta previamente tensada por medio de un muelle helicoidal contra una lamina bimetalica. En el caso de un exceso de la temperatura medida por los sensores de temperatura en los devanados, la unidad de evaluacion y control suministra una tension a la resistencia dependiente de la temperatura en el circuito de control. Esto produce un calentamiento de la resistencia dependiente de la temperatura, que a su vez calienta la lamina bimetalica hasta que conmuta dicha lamina, como resultado de lo cual se abren los puentes de contacto y se interrumpe el suministro de potencia al motor.
En el documento DE 15 13 095 A1 se describe una disposition de un circuito con unos sensores semiconductores NTC o PTC para la proteccion de los dispositivos electricos frente a un exceso de temperatura. En el circuito actual de los sensores de semiconductores se dispone un rele que consta de un tubo de conmutacion, de un devanado para controlar los tubos de conmutacion, as! como de un iman permanente para conmutar cerrando los tubos de conmutacion. Aqul, despues de la conmutacion de cierre, el iman permanente vuelve a su position de partida.
Del documento GB 865 649 A se conoce un sistema de proteccion contra la temperatura para los motores electricos, que comprende, dispuestos en los devanados del motor, unas resistencias PTC conectadas en serie as! como un rele y una fuente de tension conectados en serie para este fin. El sistema comprende adicionalmente un conmutador principal con varios conmutadores, los cuales, cuando se conmuta el rele, se abren debido a que se ha excedido un cierto valor de la temperatura y se interrumpe el suministro de potencia al motor.
La invencion se basa en el problema de reducir el gasto en circuitos para la monitorizacion termica y la regulacion de la potencia de los motores electricos. Esto se consigue en la invencion ya que un motor electrico que tiene que ser monitorizado y tiene varios devanados de fase, uno de los devanados de fase tiene el termistor y el otro devanado o
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devanados de fase tiene cada uno un conmutador del monitor de la temperatura, en donde el termistor y el conmutador o conmutadores del monitor de la temperatura estan conectados en serie a una fuente de tension.
Por esto es ademas inventivamente ventajoso que el circuito en serie del termistor y el conmutador del monitor de la temperatura esten conectados a la electronica de evaluacion de modo que se superponga una corriente constante sobre el circuito en serie, que se mida una calda de la tension a traves del circuito en serie y se reduzca la potencia del motor o se interrumpa la corriente del motor dependiendo de la cantidad de calda de la tension.
Inventivamente cada devanado de fase puede tambien ser muestreado separadamente con respecto a la sobrecarga termica, y ademas, la temperatura actual de un devanado de fase puede ser medida con el mismo circuito. El termistor inventivamente sirve para la regulacion de la temperatura y para el corte cuando la temperatura sea demasiado alta. Se produce una evaluacion del exceso de temperatura para la proteccion, por ejemplo, de tal manera que la electronica de evaluacion desconecta el motor electrico tras alcanzar un valor de la tension que depende de la eleccion del termistor particular y de la fuerza de la corriente constante. Si la temperatura aumenta en el circuito de la invencion, tambien aumenta la resistencia del termistor.
Si la tension a traves del circuito en serie de dos conmutadores del monitor de la temperatura y del termistor es demasiado alta, la electronica de evaluacion desconecta el motor electrico. En el caso de que uno de los dos monitores de la temperatura alcance su temperatura de corte antes de alcanzar el umbral de conmutacion de la tension del termistor, el particular conmutador del monitor de la temperatura se abre y la tension a traves del circuito en serie alcanza su valor maximo, es decir un valor en cualquier caso por encima del umbral de corte del termistor. El motor se desconecta. Es tambien inventivamente posible medir el valor de la resistencia del termistor antes de alcanzar la temperatura de corte de los conmutadores del monitor de la temperatura, y de este modo se puede determinar la temperatura actual. Basado en el conmutador de la invencion, cuando se abre un conmutador de temperatura ya no es necesaria la evaluacion de la temperatura, ya que el motor se para cuando se abre el conmutador del monitor de la temperatura. Cuando el motor electrico se enfrla, el conmutador particular del monitor de la temperatura abierto se conmuta nuevamente. La electronica determina el valor de la tension en el circuito en serie de la invencion, el valor ahora esta por debajo del umbral de corte, y pone el motor nuevamente en marcha. Segun la invencion por consiguiente solamente se requieren en total dos conexiones para la electronica de evaluacion. Por lo tanto, en la invencion solamente se requiere una parte del circuito en vez de dos circuitos de evaluacion diferentes. Ademas la invencion ahorra un conmutador del monitor de la temperatura.
Las realizaciones ventajosas de la invencion se describen con mas detalle con referencia a la realizacion mostrada en la figura aneja, en donde:
La Figura 1 muestra el diagrama de conexiones del motor electrico.
Mientras que ciertas caracterlsticas del circuito de la invencion o de las piezas que lo componen descritas y/o obtenibles de la figura estan solamente descritas en conexion con una o varias caracterlsticas, son tambien esencialmente independientes de este ejemplo de realizacion como caracterlsticas individuales o tambien en combinacion con otras caracterlsticas del ejemplo de la realizacion y son reivindicadas como pertenecientes a la invencion.
La Figura 1 muestra el diagrama de conexiones del motor electrico con tres devanados W1, W2, y W3 del motor, que estan conectados por medio de las llneas L1y L3 a un suministro de tension. Aqul se suministra la potencia al motor, por ejemplo, en un circuito de tipo estrella.
Los monitores de temperatura TW1 y TW2 as! como un termistor PTC (coeficiente de temperatura positivo), que estan conectados entre si en un circuito en serie en cualquier orden deseado, estan asociados con los devanados. El termistor PTC es en particular una resistencia PTC.
Los extremos de este circuito en serie estan conectados a un circuito de evaluacion A.
Por medio del circuito de evaluacion, cada devanado de fase puede ser muestreado separadamente con respecto a la sobrecarga termica y ademas, la temperatura actual del devanado de fase puede ser medida con el mismo circuito. El termistor PTC sirve en este caso para la regulacion de la temperatura y para la desconexion de esta fase cuando la temperatura es demasiado alta. La evaluacion de la proteccion frente al exceso de temperatura se produce de tal manera que, por ejemplo, la electronica de evaluacion superpone una corriente constante sobre el circuito en serie de dos monitores de temperatura TW1 y TW2 y un termistor PTC, y mide la calda de la tension a traves de la conexion en serie.
Cuando se alcanza un valor de la tension dependiente de la eleccion del termistor PTC y de la cantidad de corriente constante, el motor es desconectado por la electronica de senales.
A medida que aumenta la temperatura, aumenta el valor de la resistencia del termistor PTC. Si la tension a traves del circuito en serie de los dos monitores de la temperatura TW1 y TW2 y el termistor PTC llega a ser demasiado alta, la electronica en este caso desconecta el motor. Si uno de los dos monitores de temperatura TW1 y TW2 alcanza su temperatura de corte antes de alcanzar el umbral de conmutacion de la tension del termistor PTC, este
monitor de la temperatura TW1 o TW2 se abre, y la tension esta en un maximo a traves del circuito en serie, es decir en cualquier caso por encima del umbral de corte del termistor PTC. Se desconecta el motor.
Antes de alcanzar la temperatura de corte de los monitores de temperatura TW1, TW2 se mide el valor de la resistencia del termistor pTc y de este modo se determina la temperatura actual.
5 Si se ha abierto uno de los dos monitores de temperatura TW1 o TW2, ya no es necesaria la evaluacion de la temperatura, ya que la apertura desconecta el motor. Cuando se enfrla el motor, este monitor de la temperatura TW1 o TW2 se conecta de nuevo. La electronica reconoce el valor de la tension por debajo del umbral de corte y nuevamente pone en marcha el motor.
Se deberla por tanto senalar que debido a la tecnologla del devanado del motor a menudo no es necesario disponer 10 un sensor de temperatura para cada devanado. En muchos casos los devanados estan tan proximos entre si que un monitor de la temperatura se ve afectado por dos devanados e interrumpe el suministro de tension del motor despues de alcanzar la temperatura de corte.
La invencion, tal como esta definida por las reivindicaciones anejas, no esta limitada al ejemplo de realizacion representado y descrito, sino que incluye cualesquiera realizaciones que sean equivalentes de acuerdo con la 15 invencion.

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un circuito para la proteccion termica y la regulation de la potencia como funcion de la temperatura actual de devanado de los devanados de fase de un motor electrico, que comprende al menos un conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) que mide la temperatura de devanado de los devanados de fase que, despues de alcanzar una temperatura especlfica del devanado que define una temperatura de conmutacion, desconecta la corriente del devanado que fluye a traves de los devanados, y un termistor (PTC) que esta asociado con los devanados de fase y que, despues de alcanzar una temperatura especlfica del devanado, reduce la potencia del motor aumentando la resistencia, o desconecta el motor, caracterizado por que uno de los devanados de fase esta asociado con el termistor (PTC) que depende de la temperatura y un conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) esta asociado con cada devanado de fase o devanados de fase, en donde el termistor (PTC) que depende de la temperatura y el conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) y los conmutadores del monitor de la temperatura (TW1, TW2), respectivamente, estan conectados en un circuito en serie a una fuente de tension.
  2. 2. Un circuito de acuerdo con la Reivindicacion 1, caracterizado por que el circuito en serie del termistor (PTC) que depende de la temperatura y el conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) estan conectados a una electronica de evaluation (A) de tal manera que se aplica una corriente constante a traves del circuito en serie, la electronica de evaluacion esta configurada para medir una calda de la tension a traves de la conexion en serie, y se reduce la potencia al motor o se interrumpe la corriente del motor de acuerdo con el valor de calda de la tension.
  3. 3. Un circuito de acuerdo con la Reivindicacion 2, caracterizado por que despues de alcanzar una temperatura de corte del conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2), el conmutador del monitor de la temperatura se abre, en donde la corriente en el circuito en serie alcanza un valor maximo por encima del valor del umbral de corte del termistor (PTC) que depende de la temperatura, y la corriente del motor se interrumpe por medio de la electronica de evaluacion (A) de acuerdo con una calda maxima de la tension medida a traves del circuito en serie.
  4. 4. Un circuito de acuerdo con las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la temperatura actual de los devanados de fase se determina por la medida de calda de la tension a traves del termistor (PTC) que depende de la temperatura mediante el uso de la electronica de evaluacion (A).
  5. 5. Un circuito de acuerdo con las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el circuito esta configurado de modo que, despues de que el motor es desconectado y despues del enfriamiento del motor electrico por debajo de una temperatura de corte del conmutador de monitorizacion de temperatura (TW1, TW2) que causo la desconexion, el conmutador de monitorizacion de la temperatura se cierra de nuevo y, por medio de la electronica de evaluacion (A), se mide una calda de la tension a traves del circuito en serie por debajo del valor del umbral de corte y se conecta de nuevo la corriente del motor.
  6. 6. Un circuito de acuerdo con las Reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el circuito en serie consta de dos de los conmutadores del monitor de la temperatura (TW1, TW2) y del termistor (PTC) que depende de la temperatura, en donde preferiblemente el termistor (PTC) que depende de la temperatura esta colocado entre los dos conmutadores del monitor de la temperatura (TW1, TW2) dentro del circuito en serie.
  7. 7. Un circuito de acuerdo con las Reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el termistor (PTC) que depende de la temperatura es una resistencia de coeficiente de temperatura positivo.
  8. 8. El uso de un circuito de acuerdo con una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que el circuito en serie del termistor (PTC) que depende de la temperatura y el conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) estan conectados a la electronica de evaluacion (A) de tal modo que se aplica una corriente constante a traves del circuito en serie, la electronica de evaluacion mide una calda de la tension a traves de la conexion en serie, y se reduce la potencia al motor o se interrumpe la corriente del motor de acuerdo con el valor de calda de la tension.
  9. 9. El uso de un circuito de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que despues de alcanzar la temperatura de corte de un conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2), el conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) se abre, y se interrumpe la corriente del motor por medio de la electronica de evaluacion (A) de acuerdo con una calda maxima de la tension medida a traves del circuito en serie.
  10. 10. El uso de un circuito de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, caracterizado por que la temperatura actual del devanado de fase se determina por la medida de calda de la tension a traves del termistor (PTC) que depende de la temperatura mediante el uso de la electronica de evaluacion (A).
  11. 11. El uso de un circuito de acuerdo con las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que despues de desconectado el motor y despues del enfriamiento del motor electrico por debajo de una temperatura de corte del conmutador del monitor de la temperatura (TW1, TW2) que causo la desconexion, se cierra de nuevo el conmutador del monitor de la temperatura y, por medio de la electronica de evaluacion (A), se mide una calda de la tension a traves del circuito en serie por debajo del valor del umbral de corte y se conecta de nuevo la corriente del motor.
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