JP4154639B2 - モータスタータの温度保護制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、全体としてはモータスタータの制御システムに関し、特に、モータスタータの温度を追跡する方法及び装置、並びに、温度追跡に基づくモータの制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの電気的な装置は、過熱からの保護のためにならんかの装置を使用している。最も一般的な温度保護の方式の1つは、温度変化にともない抵抗値が変化する熱に敏感な抵抗であるサーミスタの使用を含む。一般的に、サーミスタは、所定の抵抗値に反応するように設定された電気的な監視回路に接続される。その抵抗に達したとき、電気的な監視回路が温度保護回路を切断又は接続し、そして、その装置をオフに切り換える。ほとんどの電気的な装置は、保護のために単一のサーミスタを使用する。このため、提供される保護のレベルは、その単一のサーミスタの位置に唯一依存する。換言すると、実際には、過熱保護は、その装置の1つの小さな部分を保護するのみである。大型の装置においては、過熱保護がその装置をオフする前に、多くの部品が損傷を受けるであろう。そのようなシステムが有するもうひとつの問題は、これらが、その装置のシャットダウンの原因の診断において、僅かな警告又は補助を提供するだけということである。更に、ある応用対象又は過程においては、電気的な装置がシャットダウンされないことが重大である。そのような過程においては、その過程の実行が維持されている間、過熱状態の何らかの表示があることが望ましい。
【０００３】
もうひとつの過熱保護の一般的な方法は、回路を開閉する装置の中に取り付けられるバイメタルストリップ又はディスクを使用することである。そのような装置は、物理的構造を形成する２つの材料の間の熱膨張差により、熱によって形状を変化させる。その装置が形状を変化させることによって、それがスイッチすなわち接続対に物理的な力を作用させて、電気回路の状態を変化させる。これは、例えば、ノーマルオープン回路で、バイメタルストリップが過熱状態を表す温度に対応する撓み点へ変形したとき、閉じて温度保護回路を作動させる。この形式の過熱保護は、個々の装置について、手曲げによる校正を必要とする。更に、フィールド調整がされた後の正確さが疑わしく、また、そのようなバイメタル装置は、一般的に部品間のインベイシブ結合(invasive connections)が必要であり、このため、生産性が低く、部品コストが増大し、また、電気的機器の全体寸法が大きくなる。
【０００４】
モータスタータを含む多くの電気装置は、冷却のために空気の自然対流に依存しているが、充分な冷却のためには、何らかの強制空冷の形式を有することが望ましい。強制空冷は、更なる冷却のため、周囲の空気を電気装置を通して、または、電気装置の周りに強制するために、ファンまたはブロワを必要とする。ファン及びブロワは、警告なしに故障する可能性があり、機器の信頼性を低下させる更なる要素をその装置に付加する。更に、常時ファンの作動を維持することは余分なエネルギーを消費することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
必要とされる基準にあるときだけファンを作動させ、また、システムが正確に機能していないことを迅速に表示する過熱保護方式であるとともに、装置全体を効果的かつ確実に保護する装置を提供することが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、システム全体に対して大きなコストを追加することなく、上記の問題を解消するモータスタータ温度保護制御を提供する。
【０００７】
本発明によるモータスタータ温度保護制御は、モータスタータのカバーの内側に配置されて出力磁極(power poles)及びヒートシンクを横切る周囲の温度を検知し、モータスタータエンクロージャ内の周囲温度を表す周囲温度信号を供給する周囲温度センサを含む。出力磁極温度センサは、モータスタータの各出力磁極と熱を伝達する位置に配置されて、各出力磁極の温度を表す磁極温度信号を発生する。マイクロプロセッサは、各温度センサに接続されて、周囲温度信号及び磁極温度信号を受信し、これらの温度入力に基づいてモータスタータの作動を制御する。マイクロプロセッサは、周囲温度及び磁極温度信号を周期的に監視して、これらの信号をファン-オン基準値と比較し、これらの信号のいずれかがファン-オン基準値を超えたとき、このコントローラがモータスタータの内部ファンをオンに切り換えるようにプログラムされている。コントローラは、周囲温度及び磁極温度を監視し続け、いずれかが最大作動温度基準値を超えたとき、モータスタータは、随意の温度オーバライドが設定されていない限り、モータシャットダウンモードに設定される。モータがシャットダウンすると、コントローラは、温度を監視し続け、モータスタータがクールダウンするのにどれくらいかかるかを検出し、クールダウンに長くかかりすぎる場合は、メンテナンスフラグがセットされて、クリーニングまたは予防メンテナンスが必要であることを表示する。
【０００８】
本発明の1つの特徴によると、モータスタータ温度保護コントローラは、周囲温度を検知してモータスタータエンクロージャ内の温度を表す周囲温度信号を供給する周囲温度センサ、および、モータスタータの導電バスと熱を伝達して、導電バスの温度を表す磁極温度信号を発生させる少なくとも1つの磁極温度センサを含む。処理ユニットは、周囲温度センサ及び磁極温度センサに接続されて、周期的に周囲温度信号及び磁極温度信号を監視し、周囲温度を最大温度基準値と比較し、また、磁極温度を最大温度基準値と比較し、そして、周囲温度及び磁極温度信号の1つが最大温度基準値を超えたとき、故障信号を発生するようにプログラムされている。
【０００９】
本発明のもうひとつの特徴によると、モータスタータ温度保護コントローラは、周囲温度を検知してモータスタータエンクロージャ内の温度を表す周囲温度信号を供給する周囲温度センサ、および、導電バスと熱を伝達して、導電バスの温度を表す磁極温度信号を発生させる少なくとも1つの磁極温度センサを含む。処理ユニットは、周囲温度センサ及び磁極温度センサに接続されており、モータシャットダウン時に、周期的に周囲温度信号及び磁極温度信号を監視して読込み、そして、モータのシャットダウン中に読込まれた周囲温度信号及び磁極温度信号に基づいて、周囲温度特性及び磁極温度特性を作成するようにプログラムされている。また、このプロセッサは、周囲温度特性及び磁極温度特性をクールダウン基準値特性と比較して、周囲温度特性及び磁極温度特性の一方または両方がクールダウン基準値を超えた場合、メンテナンス表示を発生させる。
【００１０】
本発明の更にもうひとつの特徴によると、モータスタータの温度を検知して検知温度に基づいてモータスタータを制御する方法は、周期的に周囲温度及びモータスタータの各磁極の温度を監視することと、周囲温度を最大周囲温度と比較することと、周囲温度が最大周囲温度を超えた場合、故障表示を発生することとを含む。また、この方法は、各磁極温度を最大磁極温度と比較すること、及び、いずれかの磁極温度が最大磁極温度を超えた場合、故障を表示する。この方法は、更に、多極モータスタータにおいて、磁極間の温度偏差を決定し、いずれかの磁極間の温度偏差が磁極温度偏差基準値を超えた場合、温度偏差に係る故障を表示すること含む。
【００１１】
本発明の様々な他の特徴、目的及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかになる。図面は、本発明を実行するために現在考える最良の形態を示す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図1は、電源15に接続されたモータ14を制御するモータスタータ12に含まれる本発明によるモータスタータ温度保護コントローラ10のブロック図である。コントローラ10は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＰＬＣ、その他の電気的な信号を処理するため装置である中央処理ユニット28を含む。モータスタータ温度保護コントローラ10は、その装置の作動温度に基づくオーバライド方式でモータスタータ12の機能を制御する。図1に示されるように、本発明のコントローラ10は、三相モータスタータ応用装置として示されている。公知の方法で、モータスタータ12は、一つはコイル16、18および20の制御により、また、一つは一対のＳＣＲ(図示せず)の制御により、電力を三相電源15からモータ14へ中継し、ＳＣＲは、一般的に２つの導電バスバーの間にクランプされ、ブロック図においては、磁極Ａ22、磁極Ｂ24および磁極Ｃ26として示される。
【００１３】
モータスタータ温度保護コントローラ10のマイクロプロセッサ28は、複数の温度センサからの入力信号を受信する。好適な実施形態では、温度センサは、各出力磁極に配置される。ここでは、温度センサＡ30は、出力磁極Ａ22と熱を伝達し、温度センサＢ32は、出力磁極Ｂ24と熱を伝達し、温度センサＣ34は、出力磁極Ｃ26と熱を伝達する。また、周囲温度センサ36は、モータスタータの中に配置されて、マイクロプロセッサ28に接続されている。好適な実施形態では、周囲温度センサ36は、カバーアセンブリ内の磁極Ａ、Ｂ間または磁極Ｂ、Ｃ間に配置されて、モータスタータ12を囲むハウジング内の周囲温度を検出する。マイクロプロセッサ28は、また、温度保護コントローラ10のために少なくとも1つの入力38を受信することができ、これは、故障が検出され、その故障を故障ディスプレイ40(アラーム表示出力としてもよい)に表示したとき、モータをシャットダウンすべきか、モータの作動を維持して故障を故障ディスプレイに表示するのみにするかを制御するための重要な過程において使用されるディップスイッチとすることができる。
【００１４】
モータスタータ12は、また、各出力磁極22、24及び26にそれぞれ取り付けられたヒートシンク42、44及び46を含む。各出力磁極22、24および26は、また、それぞれ関連するファン48、50及び52を備え、モータスタータ12の負荷側54に空気を導入し、各ヒートシンク42,44および46を横切って空気を移動させてモータスタータ12の電力線側から排出する。マイクロプロセッサ28は、ファン48、50及び52を交互に駆動するファンドライバ58に接続されている。マイクロプロセッサ28は、また、コイル16、18及び20を制御するための出力制御線60を有し、同様に、各磁極22、24および26のＳＣＲに接続される出力制御線62を有している。
【００１５】
このコントローラの作動は、図2ないし図5を参照して以下に説明される。図2を参照して、マイクロプロセッサは、スタート指令(64)と同時に、(66)でモータの起動に先立ってモータスタータの温度を読込む。この温度の読込みは、サブルーチンであり、図2のメインアルゴリズムにおいて複数回呼び出され、また、図5を参照して更に説明される。
【００１６】
図5を参照して、読込み温度が呼び出されたとき(200)、マイクロプロセッサは、先ず、第1温度センサから磁極Ａの温度を読み込み(202)、そして、そのアナログ信号をデジタル信号に変換して、その結果をメモリに記憶し(204)、磁極Ｂの温度を読込み(206)、そのアナログ信号をデジタル信号に変換して、その結果をメモリに記憶する(208)。そして、第3温度センサが読込まれて磁極Ｃの温度を検知し(210)、これは、デジタル値として記憶される(212)。(214)で周囲温度が読込まれ、(216)で変換されて記憶され、この温度読込みサブルーチンは、図2のメインアルゴリズムへリターンする。
【００１７】
再度図2を参照して、(66)で温度読込みアルゴリズム(200)が終了された後、(68)でその初期値が保存されて、(70)でモータの起動が許可される。これは、本発明の温度保護制御がモータスタータの制御をメイン制御に委ねることであり、本発明の主題ではない。
【００１８】
一旦、モータが起動され、運転されると、出力磁極及び周囲の温度が読込まれ(72)、磁極温度または周囲温度のいずれかが所定のファン-オン基準値を超えたとき(74,76)、(78)でファンがオンに切り換えられる。しかしながら、ファン-オン基準値を超えないとき(74,80)、ファンはオフに維持され(81)、温度が再度読込まれる(72)。ファンは、磁極温度及び周囲温度がファン-オン基準値を超えない間、オフに維持されている。ファンがオンに切り換えられた後(78)、(82)で再度温度が読込まれ、(84)で各磁極Ａ、Ｂ及びＣの温度が互いに比較されて、磁極Ａ、Ｂ間、Ｂ、Ｃ間及びＡ、Ｃ間に偏差がどのくらいあるかを決定する。いずれかの磁極間の偏差が所定の基準値を超えたとき(86,88)、温度偏差不良フラグがセットされて、故障が表示される(90)。
【００１９】
(92)でユーザ温度オーバライドビットがチェックされて、ユーザが過熱状態によってモータが停止されない命令をしているか否かを確認する。温度オーバライドビットがセットされていなければ(94)、システムは、規定の方法でモータのシャットダウンを開始する(96)。しかしながら、温度オーバライドビットがセットされている場合(92,98)、システムは継続してメインアルゴリズムに戻り、(82)で温度を読込む。磁極温度の偏差を比較した後(84)、所定の基準値を超えた偏差がない場合(86,100)、メンテナンスフラグがクリアされ(102)、磁極温度及び周囲温度がチェックされて、これらが最大温度を超えたか否かが確認される(104)。周囲温度又はいずれかの磁極温度が最大温度を超えた場合(104,106)、最大温度不良フラグがセットされて、故障が表示される(108)。温度オーバライドビットが再度チェックされ(92)、このビットがセットされていない場合(94)、(96)でモータの規定のシャットダウンが開始される。温度オーバライドビットがセットされている場合(92,98)、その後もシステムは、継続してモータの運転を許容して、(82)で温度を読込む。
【００２０】
システムが正常に運転を続けている場合、磁極温度は偏差せず(84,86,100)、磁極温度または周囲温度のいずれも最大温度を超えず(104,110)、最大温度不良フラグがセットされているかどうかがチェックされる(112)。これがセットされている場合(114)、その後、このフラグはクリアされて(116)、(70)でシステムは作動を継続する。もちろん、(92)において温度オーバライドビットがセットされている限りは、この最終ループは発生しない。最大温度不良フラグがセットされていない場合(112,118)、その後システムは、停止指令をチェックする(120)。停止が指令されていない場合(122)、システムは、(70)のモータの運転の許容へ戻る。(72)での温度の読込みの後、その温度がファン-オンを維持する基準値の下に低下したとき(74,80)、ファンは、(81)でオフに切り換えられて、システムは、上述のような作動を継続する。
【００２１】
しかしながら、一旦、停止指令が受信されると(120,124)、適当に規定されたモータシャットダウンルーチンを開始し(126)、その後、(128)で温度が再度読込まれてクールダウン特性が作成される(130)。コントローラは、現在の温度をチェックし(132)、モータスタータがいまだクールダウンしていない限り、温度が周期的に読込まれて、システムは、それぞれの出力磁極および周囲温度についてクールダウン特性をメモリに記憶する。
【００２２】
一旦システムがクールダウンされると(132,135)、この装置が最初に運転されて定常状態の作動温度に達した後、シャットダウンしたとき(136,138)、そのクールダウン特性がその装置の原クールダウン特性として(140)で記憶され、コントローラは、その後、次の起動指令を待つ(142)。この装置の最初の定常状態の運転の後(136,144)、(130)で作成されたクールダウン特性は、現在のクールダウン特性として記憶される(146)。そして、現在のクールダウン特性は、原クールダウン特性と比較され(148)、現在のクールダウン特性と原クールダウン特性との間の偏差が所定の基準値を超えたとき(150,152)、メンテナンスフラグがセットされて(154)、調整的な手段をとる必要があることを表示する。例えば、遅いクールダウンは、少なくとも1つのファンが正常に作動していないか、ファンベアリングが劣化しているか、ヒートシンクの清掃が必要であるか、あるいは、モータスタータの空気入口又は空気出口が閉塞されている可能性があり、空気の流れが少ないことを表しているに違いない。これらのクールダウン特性間に過度の偏差がない場合(150,156)、メンテナンスフラグはクリアされて(158)、システムは、次の起動指令を待つ(142)。
【００２３】
以上に本発明が好適な実施形態に関連して説明されてきたが、これらの特に説明されたものと同等なもの、変形例及び修正例が特許請求の範囲内において実施可能であると認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に含まれるモータスタータを介して三相電源に接続されたモータのブロック図である。
【図２】図１のマイクロプロセッサにプログラムされたソフトウエアのフローチャートの一部を示す図である。
【図３】図１のマイクロプロセッサにプログラムされたソフトウエアのフローチャートの他の一部を示す図である。
【図４】図１のマイクロプロセッサにプログラムされたソフトウエアのフローチャートの更に他の一部を示す図である。
【図５】図2ないし図4に示すフローチャートにおいて呼び出されるサブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
10 コントローラ
12 モータスタータ
14 モータ
22,24,26 磁極
28 処理ユニット
30,32,34 磁極温度センサ
36 周囲温度センサ
38 ユーザ入力
40 表示装置
42,44,46 ヒートシンク
48,50,52 ファン
【産業上の利用分野】
本発明は、全体としてはモータスタータの制御システムに関し、特に、モータスタータの温度を追跡する方法及び装置、並びに、温度追跡に基づくモータの制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの電気的な装置は、過熱からの保護のためにならんかの装置を使用している。最も一般的な温度保護の方式の1つは、温度変化にともない抵抗値が変化する熱に敏感な抵抗であるサーミスタの使用を含む。一般的に、サーミスタは、所定の抵抗値に反応するように設定された電気的な監視回路に接続される。その抵抗に達したとき、電気的な監視回路が温度保護回路を切断又は接続し、そして、その装置をオフに切り換える。ほとんどの電気的な装置は、保護のために単一のサーミスタを使用する。このため、提供される保護のレベルは、その単一のサーミスタの位置に唯一依存する。換言すると、実際には、過熱保護は、その装置の1つの小さな部分を保護するのみである。大型の装置においては、過熱保護がその装置をオフする前に、多くの部品が損傷を受けるであろう。そのようなシステムが有するもうひとつの問題は、これらが、その装置のシャットダウンの原因の診断において、僅かな警告又は補助を提供するだけということである。更に、ある応用対象又は過程においては、電気的な装置がシャットダウンされないことが重大である。そのような過程においては、その過程の実行が維持されている間、過熱状態の何らかの表示があることが望ましい。
【０００３】
もうひとつの過熱保護の一般的な方法は、回路を開閉する装置の中に取り付けられるバイメタルストリップ又はディスクを使用することである。そのような装置は、物理的構造を形成する２つの材料の間の熱膨張差により、熱によって形状を変化させる。その装置が形状を変化させることによって、それがスイッチすなわち接続対に物理的な力を作用させて、電気回路の状態を変化させる。これは、例えば、ノーマルオープン回路で、バイメタルストリップが過熱状態を表す温度に対応する撓み点へ変形したとき、閉じて温度保護回路を作動させる。この形式の過熱保護は、個々の装置について、手曲げによる校正を必要とする。更に、フィールド調整がされた後の正確さが疑わしく、また、そのようなバイメタル装置は、一般的に部品間のインベイシブ結合(invasive connections)が必要であり、このため、生産性が低く、部品コストが増大し、また、電気的機器の全体寸法が大きくなる。
【０００４】
モータスタータを含む多くの電気装置は、冷却のために空気の自然対流に依存しているが、充分な冷却のためには、何らかの強制空冷の形式を有することが望ましい。強制空冷は、更なる冷却のため、周囲の空気を電気装置を通して、または、電気装置の周りに強制するために、ファンまたはブロワを必要とする。ファン及びブロワは、警告なしに故障する可能性があり、機器の信頼性を低下させる更なる要素をその装置に付加する。更に、常時ファンの作動を維持することは余分なエネルギーを消費することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
必要とされる基準にあるときだけファンを作動させ、また、システムが正確に機能していないことを迅速に表示する過熱保護方式であるとともに、装置全体を効果的かつ確実に保護する装置を提供することが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、システム全体に対して大きなコストを追加することなく、上記の問題を解消するモータスタータ温度保護制御を提供する。
【０００７】
本発明によるモータスタータ温度保護制御は、モータスタータのカバーの内側に配置されて出力磁極(power poles)及びヒートシンクを横切る周囲の温度を検知し、モータスタータエンクロージャ内の周囲温度を表す周囲温度信号を供給する周囲温度センサを含む。出力磁極温度センサは、モータスタータの各出力磁極と熱を伝達する位置に配置されて、各出力磁極の温度を表す磁極温度信号を発生する。マイクロプロセッサは、各温度センサに接続されて、周囲温度信号及び磁極温度信号を受信し、これらの温度入力に基づいてモータスタータの作動を制御する。マイクロプロセッサは、周囲温度及び磁極温度信号を周期的に監視して、これらの信号をファン-オン基準値と比較し、これらの信号のいずれかがファン-オン基準値を超えたとき、このコントローラがモータスタータの内部ファンをオンに切り換えるようにプログラムされている。コントローラは、周囲温度及び磁極温度を監視し続け、いずれかが最大作動温度基準値を超えたとき、モータスタータは、随意の温度オーバライドが設定されていない限り、モータシャットダウンモードに設定される。モータがシャットダウンすると、コントローラは、温度を監視し続け、モータスタータがクールダウンするのにどれくらいかかるかを検出し、クールダウンに長くかかりすぎる場合は、メンテナンスフラグがセットされて、クリーニングまたは予防メンテナンスが必要であることを表示する。
【０００８】
本発明の1つの特徴によると、モータスタータ温度保護コントローラは、周囲温度を検知してモータスタータエンクロージャ内の温度を表す周囲温度信号を供給する周囲温度センサ、および、モータスタータの導電バスと熱を伝達して、導電バスの温度を表す磁極温度信号を発生させる少なくとも1つの磁極温度センサを含む。処理ユニットは、周囲温度センサ及び磁極温度センサに接続されて、周期的に周囲温度信号及び磁極温度信号を監視し、周囲温度を最大温度基準値と比較し、また、磁極温度を最大温度基準値と比較し、そして、周囲温度及び磁極温度信号の1つが最大温度基準値を超えたとき、故障信号を発生するようにプログラムされている。
【０００９】
本発明のもうひとつの特徴によると、モータスタータ温度保護コントローラは、周囲温度を検知してモータスタータエンクロージャ内の温度を表す周囲温度信号を供給する周囲温度センサ、および、導電バスと熱を伝達して、導電バスの温度を表す磁極温度信号を発生させる少なくとも1つの磁極温度センサを含む。処理ユニットは、周囲温度センサ及び磁極温度センサに接続されており、モータシャットダウン時に、周期的に周囲温度信号及び磁極温度信号を監視して読込み、そして、モータのシャットダウン中に読込まれた周囲温度信号及び磁極温度信号に基づいて、周囲温度特性及び磁極温度特性を作成するようにプログラムされている。また、このプロセッサは、周囲温度特性及び磁極温度特性をクールダウン基準値特性と比較して、周囲温度特性及び磁極温度特性の一方または両方がクールダウン基準値を超えた場合、メンテナンス表示を発生させる。
【００１０】
本発明の更にもうひとつの特徴によると、モータスタータの温度を検知して検知温度に基づいてモータスタータを制御する方法は、周期的に周囲温度及びモータスタータの各磁極の温度を監視することと、周囲温度を最大周囲温度と比較することと、周囲温度が最大周囲温度を超えた場合、故障表示を発生することとを含む。また、この方法は、各磁極温度を最大磁極温度と比較すること、及び、いずれかの磁極温度が最大磁極温度を超えた場合、故障を表示する。この方法は、更に、多極モータスタータにおいて、磁極間の温度偏差を決定し、いずれかの磁極間の温度偏差が磁極温度偏差基準値を超えた場合、温度偏差に係る故障を表示すること含む。
【００１１】
本発明の様々な他の特徴、目的及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかになる。図面は、本発明を実行するために現在考える最良の形態を示す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図1は、電源15に接続されたモータ14を制御するモータスタータ12に含まれる本発明によるモータスタータ温度保護コントローラ10のブロック図である。コントローラ10は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＰＬＣ、その他の電気的な信号を処理するため装置である中央処理ユニット28を含む。モータスタータ温度保護コントローラ10は、その装置の作動温度に基づくオーバライド方式でモータスタータ12の機能を制御する。図1に示されるように、本発明のコントローラ10は、三相モータスタータ応用装置として示されている。公知の方法で、モータスタータ12は、一つはコイル16、18および20の制御により、また、一つは一対のＳＣＲ(図示せず)の制御により、電力を三相電源15からモータ14へ中継し、ＳＣＲは、一般的に２つの導電バスバーの間にクランプされ、ブロック図においては、磁極Ａ22、磁極Ｂ24および磁極Ｃ26として示される。
【００１３】
モータスタータ温度保護コントローラ10のマイクロプロセッサ28は、複数の温度センサからの入力信号を受信する。好適な実施形態では、温度センサは、各出力磁極に配置される。ここでは、温度センサＡ30は、出力磁極Ａ22と熱を伝達し、温度センサＢ32は、出力磁極Ｂ24と熱を伝達し、温度センサＣ34は、出力磁極Ｃ26と熱を伝達する。また、周囲温度センサ36は、モータスタータの中に配置されて、マイクロプロセッサ28に接続されている。好適な実施形態では、周囲温度センサ36は、カバーアセンブリ内の磁極Ａ、Ｂ間または磁極Ｂ、Ｃ間に配置されて、モータスタータ12を囲むハウジング内の周囲温度を検出する。マイクロプロセッサ28は、また、温度保護コントローラ10のために少なくとも1つの入力38を受信することができ、これは、故障が検出され、その故障を故障ディスプレイ40(アラーム表示出力としてもよい)に表示したとき、モータをシャットダウンすべきか、モータの作動を維持して故障を故障ディスプレイに表示するのみにするかを制御するための重要な過程において使用されるディップスイッチとすることができる。
【００１４】
モータスタータ12は、また、各出力磁極22、24及び26にそれぞれ取り付けられたヒートシンク42、44及び46を含む。各出力磁極22、24および26は、また、それぞれ関連するファン48、50及び52を備え、モータスタータ12の負荷側54に空気を導入し、各ヒートシンク42,44および46を横切って空気を移動させてモータスタータ12の電力線側から排出する。マイクロプロセッサ28は、ファン48、50及び52を交互に駆動するファンドライバ58に接続されている。マイクロプロセッサ28は、また、コイル16、18及び20を制御するための出力制御線60を有し、同様に、各磁極22、24および26のＳＣＲに接続される出力制御線62を有している。
【００１５】
このコントローラの作動は、図2ないし図5を参照して以下に説明される。図2を参照して、マイクロプロセッサは、スタート指令(64)と同時に、(66)でモータの起動に先立ってモータスタータの温度を読込む。この温度の読込みは、サブルーチンであり、図2のメインアルゴリズムにおいて複数回呼び出され、また、図5を参照して更に説明される。
【００１６】
図5を参照して、読込み温度が呼び出されたとき(200)、マイクロプロセッサは、先ず、第1温度センサから磁極Ａの温度を読み込み(202)、そして、そのアナログ信号をデジタル信号に変換して、その結果をメモリに記憶し(204)、磁極Ｂの温度を読込み(206)、そのアナログ信号をデジタル信号に変換して、その結果をメモリに記憶する(208)。そして、第3温度センサが読込まれて磁極Ｃの温度を検知し(210)、これは、デジタル値として記憶される(212)。(214)で周囲温度が読込まれ、(216)で変換されて記憶され、この温度読込みサブルーチンは、図2のメインアルゴリズムへリターンする。
【００１７】
再度図2を参照して、(66)で温度読込みアルゴリズム(200)が終了された後、(68)でその初期値が保存されて、(70)でモータの起動が許可される。これは、本発明の温度保護制御がモータスタータの制御をメイン制御に委ねることであり、本発明の主題ではない。
【００１８】
一旦、モータが起動され、運転されると、出力磁極及び周囲の温度が読込まれ(72)、磁極温度または周囲温度のいずれかが所定のファン-オン基準値を超えたとき(74,76)、(78)でファンがオンに切り換えられる。しかしながら、ファン-オン基準値を超えないとき(74,80)、ファンはオフに維持され(81)、温度が再度読込まれる(72)。ファンは、磁極温度及び周囲温度がファン-オン基準値を超えない間、オフに維持されている。ファンがオンに切り換えられた後(78)、(82)で再度温度が読込まれ、(84)で各磁極Ａ、Ｂ及びＣの温度が互いに比較されて、磁極Ａ、Ｂ間、Ｂ、Ｃ間及びＡ、Ｃ間に偏差がどのくらいあるかを決定する。いずれかの磁極間の偏差が所定の基準値を超えたとき(86,88)、温度偏差不良フラグがセットされて、故障が表示される(90)。
【００１９】
(92)でユーザ温度オーバライドビットがチェックされて、ユーザが過熱状態によってモータが停止されない命令をしているか否かを確認する。温度オーバライドビットがセットされていなければ(94)、システムは、規定の方法でモータのシャットダウンを開始する(96)。しかしながら、温度オーバライドビットがセットされている場合(92,98)、システムは継続してメインアルゴリズムに戻り、(82)で温度を読込む。磁極温度の偏差を比較した後(84)、所定の基準値を超えた偏差がない場合(86,100)、メンテナンスフラグがクリアされ(102)、磁極温度及び周囲温度がチェックされて、これらが最大温度を超えたか否かが確認される(104)。周囲温度又はいずれかの磁極温度が最大温度を超えた場合(104,106)、最大温度不良フラグがセットされて、故障が表示される(108)。温度オーバライドビットが再度チェックされ(92)、このビットがセットされていない場合(94)、(96)でモータの規定のシャットダウンが開始される。温度オーバライドビットがセットされている場合(92,98)、その後もシステムは、継続してモータの運転を許容して、(82)で温度を読込む。
【００２０】
システムが正常に運転を続けている場合、磁極温度は偏差せず(84,86,100)、磁極温度または周囲温度のいずれも最大温度を超えず(104,110)、最大温度不良フラグがセットされているかどうかがチェックされる(112)。これがセットされている場合(114)、その後、このフラグはクリアされて(116)、(70)でシステムは作動を継続する。もちろん、(92)において温度オーバライドビットがセットされている限りは、この最終ループは発生しない。最大温度不良フラグがセットされていない場合(112,118)、その後システムは、停止指令をチェックする(120)。停止が指令されていない場合(122)、システムは、(70)のモータの運転の許容へ戻る。(72)での温度の読込みの後、その温度がファン-オンを維持する基準値の下に低下したとき(74,80)、ファンは、(81)でオフに切り換えられて、システムは、上述のような作動を継続する。
【００２１】
しかしながら、一旦、停止指令が受信されると(120,124)、適当に規定されたモータシャットダウンルーチンを開始し(126)、その後、(128)で温度が再度読込まれてクールダウン特性が作成される(130)。コントローラは、現在の温度をチェックし(132)、モータスタータがいまだクールダウンしていない限り、温度が周期的に読込まれて、システムは、それぞれの出力磁極および周囲温度についてクールダウン特性をメモリに記憶する。
【００２２】
一旦システムがクールダウンされると(132,135)、この装置が最初に運転されて定常状態の作動温度に達した後、シャットダウンしたとき(136,138)、そのクールダウン特性がその装置の原クールダウン特性として(140)で記憶され、コントローラは、その後、次の起動指令を待つ(142)。この装置の最初の定常状態の運転の後(136,144)、(130)で作成されたクールダウン特性は、現在のクールダウン特性として記憶される(146)。そして、現在のクールダウン特性は、原クールダウン特性と比較され(148)、現在のクールダウン特性と原クールダウン特性との間の偏差が所定の基準値を超えたとき(150,152)、メンテナンスフラグがセットされて(154)、調整的な手段をとる必要があることを表示する。例えば、遅いクールダウンは、少なくとも1つのファンが正常に作動していないか、ファンベアリングが劣化しているか、ヒートシンクの清掃が必要であるか、あるいは、モータスタータの空気入口又は空気出口が閉塞されている可能性があり、空気の流れが少ないことを表しているに違いない。これらのクールダウン特性間に過度の偏差がない場合(150,156)、メンテナンスフラグはクリアされて(158)、システムは、次の起動指令を待つ(142)。
【００２３】
以上に本発明が好適な実施形態に関連して説明されてきたが、これらの特に説明されたものと同等なもの、変形例及び修正例が特許請求の範囲内において実施可能であると認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に含まれるモータスタータを介して三相電源に接続されたモータのブロック図である。
【図２】図１のマイクロプロセッサにプログラムされたソフトウエアのフローチャートの一部を示す図である。
【図３】図１のマイクロプロセッサにプログラムされたソフトウエアのフローチャートの他の一部を示す図である。
【図４】図１のマイクロプロセッサにプログラムされたソフトウエアのフローチャートの更に他の一部を示す図である。
【図５】図2ないし図4に示すフローチャートにおいて呼び出されるサブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
10 コントローラ
12 モータスタータ
14 モータ
22,24,26 磁極
28 処理ユニット
30,32,34 磁極温度センサ
36 周囲温度センサ
38 ユーザ入力
40 表示装置
42,44,46 ヒートシンク
48,50,52 ファン
Claims (24)
- 周囲温度を検知して、モータスタータエンクロージャ(12)内の温度を表す周囲温度信号を供給する周囲温度センサ（36）と、
モータスタータ(12)の導電性バスと熱を伝達して、該導電性バス(22)の温度を表す磁極温度信号を発生する少なくとも1つの磁極温度センサ(30)と、
前記周囲温度センサ(36)及び少なくとも1つの前記磁極温度センサ(30)に接続される処理ユニット(28)とを備え、
該処理ユニット(28)は、前記周囲温度信号及び前記磁極温度信号(200)を監視し(72,82)、
前記周囲温度信号を最大温度基準値と比較し(104)、
前記磁極温度信号を最大温度基準値と比較して(104)、
前記周囲温度及び前記磁極温度信号の一方が最大温度基準値を超えたとき、故障信号を発生させるように(108)プログラムされていることを特徴とするモータスタータの温度保護制御装置。 - 前記処理ユニット(28)は、更に、前記周囲温度信号又は前記磁極温度信号がファン-オン基準値を超えたときだけ(74,76)、ファンをオンに切り換え(78)、前記周囲温度信号及び前記磁極温度信号の両方がファン-オン基準値より下に低下したとき(74,80)、ファンをオフに切り換える(81)ようにプログラムされていることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 更に、前記処理ユニット(28)に接続されて、過熱状態を表す外部警告を表示する表示装置(40)と、
オーバライドモードを選択可能なユーザ入力(38)とを備え、
前記処理ユニット(28)は、故障信号が発生されたとき(106)、モータをシャットダウンして(96)、前記表示装置を作動させ(108)、また、ユーザ入力(38)からオーバライドモードが選択された場合は、故障信号が発生されたとき(92,98)、前記表示装置(40)を作動させるだけで、モータをシャットダウンしないようにプログラムされていることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 更に、それぞれがヒートシンク(42,44,46)および該ヒートシンクと熱を伝達するファン(48,50,52)を有する3つの出力磁極(22,24,26)を備えたモータスタータ(12)と、
それぞれがモータスタータ(12)の出力磁極(22,24,26)と熱を伝達し、第1、第2及び第3磁極温度信号を発生する3つの磁極温度センサ(30,32,34)とを備え、
前記処理ユニットは(28)は、更に、第1、第2磁極温度信号間の第1偏差を決定し(84)、
第2、第3磁極温度信号間の第2偏差を決定し(84)、
第1、第3磁極温度信号間の第3偏差を決定し(84)、
前記第1、第2及び第3偏差を磁極温度偏差基準値と比較して(86)、
前記第1、第2及び第3偏差のいずれかが前記磁極温度偏差基準値を超えたとき(90)、温度偏差不良信号を発生するようにプログラムされていることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 更に、温度偏差不良があるとき、該温度偏差不良を受けてアラーム表示を発生するアラーム表示出力(40)と、
作動時には故障信号があるときでもモータのシャットダウンをオーバライドするユーザオーバライド入力(38)とを備えていることを特徴とする請求項4に記載の制御装置。 - 前記処理ユニット(28)は、更に、前記周囲温度信号及び前記磁極温度信号を周期的に読込むことによってモータのクールダウンを追跡し(128)、
前記モータのクールダウン中(132,134)に読込んだ前記周囲温度信号及び前記磁極温度信号(128)に基づいて、周囲温度特性及び磁極温度特性を作成し(130)、前記周囲温度特性および前記磁極温度特性をクールダウン基準値と比較し(148)、
前記周囲温度特性および前記磁極温度特性の少なくとも一方が前記クールダウン基準値を超えたとき(150,152)、メンテナンス表示を生じるようにプログラムされていることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 前記処理ユニットは(28)は、更に、原周囲温度クールダウン特性及び原磁極温度クールダウン特性を作成し(140)、
前記原周囲温度クールダウン特性及び前記磁極温度クールダウン特性(140)を現在の周囲温度クールダウン特性及び現在の磁極温度クールダウン特性(146)と比較するように(148)プログラムされていることを特徴とする請求項6に記載の制御装置。 - 周囲温度を検知して、モータスタータエンクロージャ(12)内の温度を表す周囲温度信号を供給する周囲温度センサ（36）と、
導電性バスと熱を伝達して、該導電性バス(22)の温度を表す磁極温度信号を発生する少なくとも1つの磁極温度センサ(30)と、
前記周囲温度センサ(36)及び少なくとも1つの前記磁極温度センサ(30)に接続される処理ユニット(28)とを備え、
モータシャットダウン時に(126)、周囲温度信号及び磁極温度信号を周期的に(132,134)監視して読込み(128)、
モータのシャットダウン中(126)に読込んだ周囲温度信号及び磁極温度信号に基づいて周囲温度特性及び磁極温度特性を作成し(130)、
前記周囲温度特性及び前記磁極温度特性をクールダウン基準特性と比較し(148)、
前記周囲温度特性および前記磁極温度特性の少なくとも一方が前記クールダウン基準値を超えたとき(150,152)、メンテナンス表示を生じるようにプログラムされていることを特徴とするモータスタータ温度保護制御装置。 - 前記処理ユニットは(28)は、更に、原周囲温度クールダウン特性及び原磁極温度クールダウン特性を作成し(136,138,140)、
前記原周囲温度クールダウン特性及び前記磁極温度クールダウン特性(140)を現在の周囲温度クールダウン特性及び現在の磁極温度クールダウン特性(146)と比較するように(148)プログラムされていることを特徴とする請求項8に記載の制御装置。 - 前記処理ユニット(28)は、更に、モータ運転モード(70)において、周囲温度信号及び磁極温度信号(72,82)を周期的に監視し、
周囲温度信号を最大周囲温度基準値と比較し(104)、
磁極温度信号を最大磁極温度基準値と比較して(104)、
周囲温度及び磁極温度信号の少なくとも一方がこれらの最大温度基準値を超えたとき(106)、故障信号を発生するように(108)プログラムされていることを特徴とする請求項8に記載の制御装置。 - 前記処理ユニット(28)は、更に、周囲温度信号及び磁極温度信号の少なくとも一方がファン-オン基準値を超えたときだけ(74)、ファンをオンに切り換え(78)、周囲温度信号および磁極温度信号の両方がファン-オン基準値の下に低下したとき(74)、ファンをオフに切り換えるように(81)プログラムされていることを特徴とする請求項10に記載の制御装置。
- 更に、前記処理ユニット(28)に接続されて、過熱状態を表す外部警告を表示する表示装置(40)と、
オーバライドモードを選択可能なユーザ入力(38)とを備え、
前記処理ユニット(28)は、故障信号が発生されたとき(106)、モータをシャットダウンして(96)、表示装置を作動させ(108)、また、ユーザ入力(38)からオーバライドモードが選択された場合は、故障信号が発生されたとき(92,98)、表示装置(40)を作動させるだけで、モータをシャットダウンしないようにプログラムされていることを特徴とする請求項11に記載の制御装置。 - 更に、それぞれがヒートシンク(42,44,46)および該ヒートシンクと熱を伝達するファン(48,50,52)を有する3つの出力磁極(22,24,26)を備えたモータスタータ(12)と、
それぞれがモータスタータ(12)の出力磁極(22,24,26)と熱を伝達し、第1、第2及び第3磁極温度信号を発生する3つの磁極温度センサ(30,32,34)とを備え、
前記処理ユニット(28)は、更に、第1、第2磁極温度信号間の第1偏差を決定し(84)、
第2、第3磁極温度信号間の第2偏差を決定し(84)、
第1、第3磁極温度信号間の第3偏差を決定し(84)、
前記第1、第2及び第3偏差を磁極温度偏差基準値と比較して(86)、
前記第1、第2及び第3偏差のいずれかが前記磁極温度偏差基準値を超えたとき(90)、温度偏差不良信号を発生するようにプログラムされていることを特徴とする請求項8に記載の制御装置。 - 更に、温度偏差不良があるとき、該温度偏差不良を受けてアラーム表示を発生するアラーム表示出力(40)と、
作動時には故障信号があるときでもモータのシャットダウンをオーバライドするユーザオーバライド入力(38)とを備えていることを特徴とする請求項13に記載の制御装置。 - モータスタータの温度を追跡して、該温度の追跡に基づいて前記モータスタータを制御する方法であって、
モータスタータ内において、周囲温度及び各磁極の磁極温度を周期的に監視し(72,82)、
周囲温度を最大周囲温度と比較して(104)、周囲温度が最大周囲温度を超えたとき(106)、故障表示を発生し(108)、
各磁極温度を最大磁極温度と比較して(104)、いずれかの磁極温度が最大磁極温度を超えたとき、故障信号を発生し(108)、
多極モータスタータにおいて、磁極間の温度偏差を決定して(84)、
いずれかの磁極間の温度偏差が磁極温度偏差基準値を超えたとき(86,88)、温度偏差不良信号を発生する(90)ことを特徴とするモータスタータの制御方法。 - 更に、周囲温度及び磁極温度の少なくとも一方がファン-オン基準値を超えたときだけ(74,76)、ファンをオンに切り換える(78)ことを特徴とする請求項15に記載の制御方法。
- 更に、故障が発生したとき目立つ表示を発生して(108)、モータの作動の継続を止め(96)、また、
故障が発生したとき、目立つ表示を発生するだけにし(108)、システムオーバライドを提供して(92)モータをシャットダウンできないようにする(98)ことを特徴とする請求項15に記載の制御方法。 - 更に、モータがシャットダウンモードに入った後(126)、周囲温度及び磁極温度を周期的に監視することによって(128)、モータのクールダウンを追跡し、
モータのシャットダウン後(126)、モータスタータが冷えると同時に(132,134)継続される周囲温度及び磁極温度の読込みに基づいて(128)、周囲温度特性及び磁極温度特性を作成し(130)、
周囲温度特性及び磁極温度特性をクールダウン基準特性と比較して(148)、
周囲温度特性及び磁極温度特性の少なくとも一方がクールダウン基準値を超えたとき(150,152)、メンテナンス表示を発生することを特徴とする請求項15に記載の制御方法。 - 更に、モータスタータが最初に定常状態の作動温度で運転した後(136,138)、シャットダウンモード中の周囲のクールダウン温度及び磁極のクールダウン温度に基づいて、原周囲温度クールダウン特性及び原磁極温度クールダウン特性を作成し(130)、
以降のモータスタータのクールダウン中に使用するために、原周囲温度クールダウン特性及び原磁極温度クールダウン特性をメモリに記憶し(140)、
現在の周囲温度クールダウン特性及び現在の磁極温度クールダウン特性(146)をそれぞれ原周囲温度クールダウン特性及び原磁極温度クールダウン特性と比較して(148)、モータスタータのメンテナンスが必要かどうかを決定することを特徴とする請求項15に記載の制御方法。 - モータスタータの温度を追跡して、該温度の追跡に基づいてモータスタータを制御する装置であって、モータスタータの周囲温度及び各磁極の磁極温度を周期的に監視する(72,82)手段(30,32,34,36)と、
周囲温度を最大周囲温度と比較して(104)、周囲温度が最大周囲温度を超えたとき(106)、故障表示を発生する(108)手段(28)と、
各磁極温度を最大磁極温度と比較して(104)、いずれかの磁極温度が最大磁極温度を超えたとき(106)、故障信号を発生する(108)手段(28)と、
多極モータスタータの磁極間の温度偏差を決定する(86)手段(28)と、
いずれかの磁極間の温度偏差が磁極温度偏差基準値を超えたとき(88)、温度偏差不良信号を発生する(90)手段(28)とを備えていることを特徴とする制御装置。 - 更に、周囲温度及び磁極温度のいずれかがファン-オン基準値を超えたときだけ(74,76)、ファンをオンに切り換える手段(28)を備えていることを特徴とする請求項20に記載の制御装置。
- 更に、故障が生じたとき、目立つ表示を発生し(108)、故障信号が発生されたとき、モータの作動を止める(96)手段(28)と、
故障が発生(108)したときにモータをシャットダウンできないようにシステムオーバライドを提供して(92)、故障が発生したとき、目立つ表示の発生のみを行なうようにする手段(28)とを備えていることを特徴とする請求項20に記載の制御装置。 - 更に、モータシャットダウンモードに入った後(126)、周囲温度及び磁極温度を周期的に監視する(128)ことによってモータのクールダウンを追跡する手段(28)と、
モータシャットダウン後(126)、モータが冷えるときの周囲温度及び磁極温度(128)に基づいて、周囲温度特性及び磁極温度特性を発生する(130)手段(28)と、周囲温度特性及び磁極温度特性をクールダウン基準値と比較する(148)手段(28)と、
周囲温度特性及び磁極温度特性のいずれかがクールダウン基準値を超えたとき(150,152)、メンテナンス表示を発生(154)させる手段(28)とを備えていることを特徴とする請求項20に記載の制御装置。 - 更に、モータスタータが最初に定常状態の作動温度で運転した後(136,138)、シャットダウンモード中の周囲のクールダウン温度及び磁極のクールダウン温度に基づいて、原周囲温度クールダウン特性及び原磁極温度クールダウン特性を作成する(130)手段(28)と、
以降のモータスタータのクールダウン中の使用を継続するために、原周囲温度クールダウン特性及び原磁極温度クールダウン特性をメモリに記憶(140)する手段(28)と、
現在の周囲温度クールダウン特性及び現在の磁極温度クールダウン特性(146)をそれぞれ原周囲温度クールダウン特性及び原磁極温度クールダウン特性と比較して(148)、モータスタータのメンテナンスが必要かどうかを決定する手段(28)とを備えていることを特徴とする請求項20に記載の制御装置。
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