專利名稱：用于電動機(jī)起動器的頻繁起動保護(hù)和節(jié)能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及用于電動機(jī)起動器的控制系統(tǒng)，更確切地說涉及使電動機(jī)的工作節(jié)能的方法和裝置。
許多電氣機(jī)械電動機(jī)起動器采用雙金屬過載元件在起動期間和在電動機(jī)運(yùn)行時保護(hù)電動機(jī)。典型的過載元件使電動機(jī)電流流過它，這轉(zhuǎn)而引起它升溫并進(jìn)入一種受力狀態(tài)，該狀態(tài)造成該元件改變形狀。在某些大功率的用途中，用一個電流變壓器給過載元件供電。該電流變壓器提供一個與電動機(jī)電流成比例的電流，以便當(dāng)該電流達(dá)到一定值時引起該元件改變形狀。當(dāng)電動機(jī)被切斷時，或者當(dāng)由于負(fù)載條件而過載跳閘時，該雙金屬元件保持處于該應(yīng)力狀態(tài)直到它冷下來為止，而不管電動機(jī)是否能再次安全起動。當(dāng)收到起動指令而雙金屬元件仍然處于應(yīng)力位置時，防止電動機(jī)起動。相反，一旦雙金屬元件已經(jīng)冷下來并返回其正常位置，過載接點就允許電動機(jī)起動而不管電動機(jī)的溫度。此外，由于從上一次跳閘以來過載元件仍然溫?zé)?，所以對于?guī)定等級的電動機(jī)來說能夠允許的熱量被減少仍然在雙金屬元件中的熱量，這可能引起過載元件變成受應(yīng)力并且再次改變狀態(tài)，防止電動機(jī)得到其適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行速度。
在固態(tài)控制的電動機(jī)起動器中，一旦電動機(jī)被切斷，或者處理器由于負(fù)載條件而過載跳閘，位于電動機(jī)電路的載流導(dǎo)體上的熱敏電阻元件在電動機(jī)停止之后保持熱度。如果在熱敏電阻元件由于熱敏電阻的高阻值而仍然發(fā)出高壓信號的同時給出一個重新起動指令，則處理器通過接合電動機(jī)保護(hù)或斷路電路作出反應(yīng)并防止電動機(jī)起動。如果熱敏電阻元件僅稍微被冷卻，但是由于電動機(jī)電路中的滯留熱量而仍然溫?zé)?，則它們產(chǎn)生一個低壓信號。這時處理器切斷電動機(jī)保護(hù)或斷路電路，借此允許電動機(jī)起動。然而，由于熱敏電阻元件因電動機(jī)導(dǎo)體電路中的滯留熱量而溫?zé)?，所以對于?guī)定等級的電動機(jī)的起動來說能夠允許十分少量的附加熱量。于是，處理器將會看到熱敏電阻元件再次改變阻值并防止電動機(jī)得到其適當(dāng)?shù)膸лd運(yùn)行速度。為了使電動機(jī)得到其對于完全起動來說適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行速度，熱敏電阻元件和電動機(jī)導(dǎo)體必須冷卻到環(huán)境溫度，對于給定的等級這通常是過長了。
還有另一種微處理器過載方案采用一個環(huán)形鐵芯，該環(huán)形鐵芯向用于信號處理、測量和與基準(zhǔn)電壓比較的各種固態(tài)元件提供一個信號。處理器通過接合電動機(jī)保護(hù)電路作出反應(yīng)并在信號電壓達(dá)到過載條件時使電動機(jī)停止。然而，當(dāng)電動機(jī)被停止指令或者被處理器過載指令所停止時，則電動機(jī)通常是相當(dāng)熱的。如果給出一個重新起動指令，則處理器將嘗試重新起動電動機(jī)。電動機(jī)中滯留的熱量增加電動機(jī)繞組的內(nèi)阻，并從而有效地減小至電動機(jī)的起動電流。于是減小了的起動電流引起保持在起動曲線的涌流區(qū)中的時間長于處理器過載電子電路通常允許的程度并且接合電動機(jī)保護(hù)電路，從而過早地使電動機(jī)停止。
在起動期間出現(xiàn)的這種討厭的跳閘把不必要的應(yīng)力加在電動機(jī)和它所驅(qū)動的負(fù)載上，并且縮短整個系統(tǒng)的機(jī)械壽命。因而過載元件和電動機(jī)部件必須冷卻到環(huán)境溫度以便允許完全的起動并避免這種討厭的跳閘。此外，在不充分的時間內(nèi)的此一大涌流，不僅防止電動機(jī)完全地起動，這引起前述應(yīng)力和縮短了的機(jī)械壽命，而且也是電功率的浪費(fèi)，從而增加用電帳單。
曾經(jīng)通過采用固定時間延遲方案讓電動機(jī)控制器有足夠的時間來冷卻，嘗試克服這些問題，但是沒能充分地解決問題。例如，如果把冷卻時間設(shè)定成過長的時間段，則將延遲下一次電動機(jī)起動的時間并干擾生產(chǎn)或生產(chǎn)率。如果設(shè)定成過短的時間段，則將像前述例子中那樣引起討厭的過載跳閘并防止電動機(jī)起動。
因而希望有一種頻繁起動保護(hù)和節(jié)能方案，該方案消除對雙金屬元件和/或固定時間延遲的需要，該方案應(yīng)能確定電動機(jī)起動器系統(tǒng)是否已經(jīng)充分冷卻和對于起動來說是否安全，而又不超過每小時的最大起動次數(shù)。
本發(fā)明提供一種電動機(jī)起動器頻繁起動保護(hù)和節(jié)能控制器，該控制器解決前述問題而不明顯地增加整個系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明通過提供一種控制器來解決前述問題，該控制器根據(jù)環(huán)境、過載和電動機(jī)條件允許電動機(jī)在迅速的依次接續(xù)中完全地起動若干次。該控制器為電動機(jī)和軟起動器冷卻特性建立模型并把這些模型與實際環(huán)境溫度和軟起動器電極溫度以及建模了的外部環(huán)境溫度進(jìn)行比較。然后用上一次成功起動的條件，和控制器是否確定本次起動嘗試將會成功，進(jìn)行另一項比較，還有另一項檢查根據(jù)客戶的希望和工廠的技術(shù)條件確定本次起動是否落在每小時最大起動次數(shù)范圍之內(nèi)。如果滿足這些條件，則將允許起動。否則，生成一個起動標(biāo)志而一個數(shù)字顯示器輸出直到能夠?qū)崿F(xiàn)成功起動所需要的時間。該顯示器也可以示出每小時所允許的最大起動次數(shù)，以及已經(jīng)進(jìn)行的實際起動次數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，一種用來與這樣一個電動機(jī)起動器系統(tǒng)合用的電動機(jī)起動器控制器包括一個檢測電動機(jī)起動器周圍的環(huán)境溫度的環(huán)境溫度傳感器，以及一個用于電動機(jī)起動器中的每個電極以便確定電動機(jī)起動器的工作溫度的電極溫度傳感器。一個處理單元連接于環(huán)境溫度傳感器和電極溫度傳感器并且執(zhí)行程序以便周期地采集環(huán)境溫度和電極溫度并為電動機(jī)起動器系統(tǒng)的冷卻特性建立模型。微處理器還把當(dāng)前采集的環(huán)境溫度和電極溫度與建模了的冷卻特性進(jìn)行比較并且確定在允許起動發(fā)生之前電動機(jī)起動器系統(tǒng)是否冷卻到安全起動溫度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種保護(hù)電動機(jī)和電動機(jī)起動器并提供頻繁起動保護(hù)和節(jié)能功能的方法，包括周期地監(jiān)測作為電動機(jī)起動器溫度的一種指示的電動機(jī)起動器中的環(huán)境溫度和電極溫度以及記錄周期地采集的溫度的步驟。該過程循環(huán)地檢查電動機(jī)起動器溫度以便保證電動機(jī)起動器溫度已經(jīng)冷卻到安全起動溫度，倘若如此，則保證當(dāng)前起動溫度處于安全工作范圍之內(nèi)。如果是這樣，而且未超過每時間段的最大起動次數(shù)，則啟用電動機(jī)起動。否則，該過程允許進(jìn)一步冷卻直到可以得到成功起動為止，這避免了由于不成功的起動嘗試引起的不必要的熱量積聚。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，公開了一種用來保護(hù)電動機(jī)和電動機(jī)起動器的電動機(jī)起動器控制器，有著環(huán)境溫度傳感器和電極溫度傳感器以及用來為電動機(jī)被切斷之后的冷卻特性建立模型的微處理器。該冷卻特性基于由環(huán)境溫度傳感器和電極溫度傳感器采集的環(huán)境溫度和電極溫度，連同起動器、電動機(jī)以及工作環(huán)境的物理特性。該控制器保證在允許起動之前電動機(jī)充分冷卻并保證在允許另一次電動機(jī)起動之前每時間段的最大起動次數(shù)未被超過。
從以下詳細(xì)描述和附圖中，本發(fā)明的各種特征、目的和優(yōu)點將會成為顯而易見的。
附示當(dāng)前仔細(xì)考慮的用來實施本發(fā)明的最佳形態(tài)。
在附圖中

圖1是經(jīng)由包含本發(fā)明的電動機(jī)起動器連接于三相電源的電動機(jī)的方框圖。
圖2是作為在圖1的微處理器中所執(zhí)行的程序的軟件的程序框圖。
圖3是在圖2的程序框圖中調(diào)用的程序框圖子程序。
圖1是根據(jù)本發(fā)明包括在有著控制連接于電源15的電動機(jī)14的電動機(jī)起動器12的電動機(jī)起動器系統(tǒng)中的電動機(jī)起動器控制器10的方框圖?？刂破?0包括一個中央處理單元28，諸如微處理器、微控制器、PLC、或用于電氣信號處理的任何其他裝置。電動機(jī)起動器控制器10根據(jù)該裝置12的工作溫度、該裝置的內(nèi)部環(huán)境溫度、工作環(huán)境的外部環(huán)境溫度，以及電動機(jī)14，連同儲存在存儲器29中的備查表，來控制電動機(jī)起動器12的功能。除了溫度和熱保護(hù)之外，該控制器允許頻繁起動，同時防止那些將不會成功的并引起進(jìn)一步延遲和浪費(fèi)能量的嘗試的起動。
如圖1中所示，本發(fā)明的控制器10在三相電動機(jī)起動器用途中被示出。以一種公知的方式，電動機(jī)起動器12中繼傳輸從三相電源15到電動機(jī)14的功率，部分地通過控制線圈16、18和20，部分地通過控制一對通常固定于兩個導(dǎo)電匯流條，以方框圖的形式畫成電極A22、電極B24和電極C26，之間的SCR(硅可控整流器)(未畫出)。
電動機(jī)起動器控制器10的微處理器28從一組溫度傳感器接收輸入信號。在一個最佳實施例中，溫度傳感器30、32、34布置在每個電力電極A、B、C上。也就是說，溫度傳感器30與電力電極22熱交換，溫度傳感器32與電力電極24熱交換，而溫度傳感器34與電力電極26熱交換。環(huán)境溫度傳感器36也布置在電動機(jī)起動器12內(nèi)并連接于微處理器28。在一個最佳實施例中，環(huán)境溫度傳感器36布置在電極A與B之間或者電極B與C之間的罩組件中以便檢測跨電極的和封閉電動機(jī)起動器12的殼體內(nèi)的環(huán)境溫度。
微處理器28還能夠接受至少一個輸入38，例如一個油浸開關(guān)，它可以取代溫度保護(hù)控制以便防止電動機(jī)在檢測到故障時關(guān)機(jī)。該控制器能夠在故障顯示器40上指示并顯示該故障。該取代特征通常僅用于其中為了保持過程的功能可以犧牲該電動機(jī)的關(guān)鍵過程中。
電動機(jī)起動器12還包括分別安裝在每個電力電極22、24和26上的散熱器42、44和46。每個電力電極22、24和26還分別有一個配套的風(fēng)扇48、50和52，以便把空氣抽入電動機(jī)起動器12的負(fù)載側(cè)54，使空氣流過每個散熱器42、44和46，并把空氣從電動機(jī)起動器12的線路側(cè)56排出。微處理器28連接于風(fēng)扇驅(qū)動器58，后者轉(zhuǎn)而驅(qū)動風(fēng)扇48、50和52。微處理器28還有用來控制線圈16、18和20的輸出控制線60以及連接成控制每個電極22、24和26的SCR的輸出控制線62。
電動機(jī)起動器12還可以用外部接插件連接到一個顯示裝置13，以便顯示器13可以安裝于電動機(jī)起動器12或者安裝在遠(yuǎn)處。在內(nèi)部，顯示裝置13連接于處理器28并且用來顯示在熱保護(hù)控制已經(jīng)被激活之后到下一次電動機(jī)起動的時間，這將參照圖2進(jìn)一步述及。顯示器13還能夠顯示所允許的每小時最大起動次數(shù)，以及包括嘗試的起動在內(nèi)的每小時實際起動總次數(shù)。這樣一來，操作者可以很容易地確定所請求的起動是否超過所允許的起動的最大次數(shù)。雖然故障顯示器40通常是一個報警燈，但是顯示裝置13最好是一個數(shù)字讀出器，以便顯示所計算的直到下一次起動的時間。
下面將參照圖2～圖3來描述該控制器的工作。參照圖2，微處理器在一個開始指令64時執(zhí)行程序，以便在起動電動機(jī)之前在66讀取電動機(jī)起動器中的溫度。Read_Temps是一個子程序并且在圖2的主算法中被循環(huán)調(diào)用，并且現(xiàn)在將參照圖3來加以描述。
如圖3中所示，當(dāng)Read_Temps子程序200被調(diào)用時，微處理器首先從第1溫度傳感器30讀取電極A的溫度202，并在把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后，把結(jié)果儲存在存儲器中204。然后讀取電極B的溫度206并從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且在208把結(jié)果儲存在存儲器中。讀取第3溫度傳感器34以便采集電極C的溫度210然后作為數(shù)字值儲存起來212。通過檢測環(huán)境傳感器36在214讀取環(huán)境溫度，該信號在216被轉(zhuǎn)換和儲存，而Read_Temps子程序返回到圖2的主算法218。
回頭參照圖2，在Read_Temps 200算法在66完成之后，在68保存初始值并在70允許電動機(jī)起動。也就是說，本發(fā)明的頻繁起動保護(hù)和節(jié)能控制器把電動機(jī)起動器的控制讓給主控制器，后者不是本發(fā)明的對象。
一旦電動機(jī)在運(yùn)行，電力電極的溫度和環(huán)境溫度在72被讀取，并作為初始起動參數(shù)被儲存74。處理器用由環(huán)境溫度傳感器36產(chǎn)生的環(huán)境溫度信號連同儲存在存儲器29中的預(yù)定的環(huán)境數(shù)據(jù)在起動器中為外部溫度的輪廓建立模型76。也就是說，外部環(huán)境模型是地理學(xué)上的地區(qū)溫度、建筑物/區(qū)域位置以及工作日日歷的函數(shù)。這些是最佳參數(shù)，但是在確定外部環(huán)境模型時也可以使用其他這類因素。
環(huán)境溫度信號還與電極溫度信號合用以便為起動器溫度建立模型78和為電動機(jī)溫度建立模型80，其結(jié)果以備查表的形式儲存在存儲器29中。電動機(jī)溫度模型80包括一個冷卻輪廓，該冷卻輪廓是在電動機(jī)關(guān)機(jī)之后采集的，而且在正常冷卻循環(huán)期間周期地讀取溫度。
起動器溫度模型是三個電極溫度傳感器30、32和34，連同諸如起動器的機(jī)座號、FLA(滿載安培數(shù))額定值、FLA持續(xù)時間、每小時要求的起動次數(shù)和每小時起動的持續(xù)時間之類技術(shù)條件的函數(shù)。此外，電動機(jī)的鎖定轉(zhuǎn)子計數(shù)(LRC)和電動機(jī)的LRC持續(xù)時間連同跳閘等級和所用的線徑可能是起動器溫度模型中的因數(shù)。電動機(jī)冷卻輪廓包括許多與起動器相同的數(shù)據(jù)，諸如FLA和FLA持續(xù)時間、每小時起動次數(shù)、每小時起動持續(xù)時間、LRC和LRC持續(xù)時間、跳閘等級和所用線徑。它還包括電動機(jī)的具體布置，如果與起動器不同的活，其中包括地理學(xué)上的地區(qū)和/或區(qū)域或者在建筑物中的布置，和每日電動機(jī)工作的時間。電動機(jī)制造技術(shù)條件也用于冷卻模型，包括電動機(jī)使用率、電動機(jī)功率、以及電動機(jī)機(jī)座號。
回頭參照圖2，在溫度比較模塊82中，起動器部件和負(fù)載的溫度用來確定整個起動器系統(tǒng)的當(dāng)前溫度，該系統(tǒng)中溫度的上升可以靠該系統(tǒng)來監(jiān)測。在比較溫度模塊82中，冷卻曲線與內(nèi)部和外部環(huán)境進(jìn)行比較。此外，電極溫度與內(nèi)部和外部環(huán)境進(jìn)行比較以便確定該系統(tǒng)的總溫度。
一旦系統(tǒng)溫度已經(jīng)被確定，接下來處理器根據(jù)當(dāng)前工作溫度確定起動器系統(tǒng)是否已經(jīng)充分冷卻84。如果已經(jīng)充分冷卻86，則從存儲器調(diào)用上一次成功起動的參數(shù)88。起動參數(shù)包括上一次起動時間、上一次起動溫度、以及上一次起動電流。然后處理器把當(dāng)前采集的環(huán)境溫度和電極溫度信號連同建模了的冷卻特性與上一次成功起動的參數(shù)進(jìn)行比較90，然后確定對于起動電動機(jī)來說是否安全92。
一旦該系統(tǒng)把冷卻溫度狀態(tài)與上一次成功起動的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較90，根據(jù)這些結(jié)果，確定起動是否將會是成功的92。如果是這樣，94，則然后進(jìn)行客戶和工廠設(shè)定頻繁起動比較96，該比較根據(jù)起動器和電動機(jī)的安培載流容量和功率額定值以及用戶技術(shù)條件把每小時實際起動次數(shù)與工廠設(shè)定每小時起動次數(shù)進(jìn)行比較。也就是說，處理器保持運(yùn)行在給定的時間段中以前進(jìn)行的起動的總次數(shù)，在96周期地檢查以便看看以前起動的總次數(shù)連同當(dāng)前的起動請求是否超過每給定的時間段所允許的起動總次數(shù)。如果起動次數(shù)超過最大起動次數(shù)96、114，則在116開始一個起動延遲以便保護(hù)起動器和電動機(jī)。
如果在96確定，因為包括當(dāng)前的起動請求在內(nèi)的以前起動總次數(shù)等于或小于每小時最大起動次數(shù)，起動器應(yīng)該允許起動電動機(jī)98，則啟用一次起動100。如果起動指令存在102、104，則在70允許電動機(jī)起動。
然而，如果確定電動機(jī)起動器系統(tǒng)尚未充分冷卻84、106，或者如果處理器確定對于起動電動機(jī)來說不安全92、108，或者如果尚未收到起動指令102、100，則開始一個起動冷卻延遲112。起動冷卻延遲112是由處理器根據(jù)特性建立模型76，起動器溫度建立模型78，電動機(jī)溫度建立模型80，以及當(dāng)前溫度72、122來計算的。該冷卻延遲確定在允許起動器起動電動機(jī)之前充分冷卻所需要的時間。當(dāng)把大多數(shù)當(dāng)前溫度和冷卻輪廓與上一次起動的參數(shù)進(jìn)行比較90，而且對于起動電動機(jī)來說不安全92、108時，處理器還根據(jù)這些變量來計算起動所需要的冷卻時間。
如果電動機(jī)起動器系統(tǒng)高于安全起動溫度106，對于起動電動機(jī)來說不安全108，或者所請求的起動次數(shù)已經(jīng)超過每時間段最大起動次數(shù)114，則該算法然后設(shè)置一個起動故障標(biāo)記118。處理器還向數(shù)字讀出顯示器輸出那些時間120以便顯示直到起動將被允許所需要的時間。處理器還能夠輸出每時間段所允許的起動次數(shù)(最大起動次數(shù)/小時)，以及在該時間段期間已經(jīng)進(jìn)行的起動次數(shù)。然后再次讀取溫度122，而系統(tǒng)向后循環(huán)到建模步驟76、78和80，并且經(jīng)由前述過程循環(huán)。
因此，本發(fā)明包括一個用來與有著至少一個電動機(jī)起動器和一個電動機(jī)的電動機(jī)起動器系統(tǒng)合用的電動機(jī)起動器控制器，該控制器包括一個檢測起動器的內(nèi)部環(huán)境溫度的環(huán)境溫度傳感器，和一個用來檢測傳感器的每個電極的溫度的電極溫度傳感器。一個處理單元連接于環(huán)境溫度傳感器和電極溫度傳感器并且執(zhí)行程序以便為電動機(jī)起動器系統(tǒng)的冷卻特性建立模型，并周期地采集環(huán)境溫度和電極溫度。該處理器還把當(dāng)前采集的環(huán)境溫度和電極溫度信號與建模冷卻特性進(jìn)行比較并確定電動機(jī)起動器是否冷卻到安全起動溫度。
該處理單元還根據(jù)建模了的冷卻特性執(zhí)行程序以便在達(dá)到將允許成功的電動機(jī)起動的冷卻溫度之前防止起動電動機(jī)。這種特性包括一個環(huán)境溫度模型，該模型為電動機(jī)起動器系統(tǒng)周圍的溫度建立模型。為起動器和電動機(jī)建立模型還包括所選擇的具體模型的物理特性。該處理單元執(zhí)行程序以便把當(dāng)前采集的環(huán)境溫度和電極溫度，連同建模了的冷卻特性，與一組上一次起動的參數(shù)，諸如上一次起動電流和上一次起動時間之類，進(jìn)行比較，以便確定本次起動是否將是成功的。該控制器保證本次起動嘗試處于每時間段最大起動次數(shù)之內(nèi)。如果電動機(jī)起動器系統(tǒng)高于安全起動溫度并收到一個起動指令，或者如果根據(jù)上一次起動的參數(shù)，不能實現(xiàn)安全起動，或者如果起動器系統(tǒng)已經(jīng)超過每小時最大起動次數(shù)，則激活一個故障顯示器。還設(shè)置一個數(shù)字顯示器以便顯示到下一次起動所需要的時間，以及所允許的最大起動次數(shù)，和每時間段已經(jīng)進(jìn)行的起動次數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種保護(hù)電動機(jī)和電動機(jī)起動器的方法，包括周期地監(jiān)測作為電動機(jī)起動器溫度的一種指示的電動機(jī)起動器中的環(huán)境溫度和電極溫度以及記錄周期地監(jiān)測的溫度的步驟。該過程循環(huán)地檢查電動機(jī)起動器溫度以便保證電動機(jī)起動器溫度已經(jīng)冷卻到安全起動溫度，倘若如此，則該過程保證當(dāng)前起動參數(shù)處于安全范圍之內(nèi)，而且如果它們是這樣，則啟用電動機(jī)起動。否則，防止電動機(jī)起動，而允許系統(tǒng)進(jìn)一步冷卻。
該方法還包括通過在電動機(jī)冷卻周期期間周期地監(jiān)測環(huán)境溫度和電極溫度來跟蹤電動機(jī)冷卻，以及根據(jù)該跟蹤和用于給定用途的電動機(jī)、起動器和環(huán)境條件的預(yù)定的數(shù)據(jù)，為外部環(huán)境溫度、起動器溫度和電動機(jī)溫度建立模型。該方法包括檢查當(dāng)前起動請求，當(dāng)加上每時間段以前起動的總次數(shù)時，是否超過每時間段所允許的起動的總次數(shù)。如果所允許的起動總次數(shù)被，或者即將被當(dāng)前請求所超過，則開始一個直到以前起動的總次數(shù)小于所允許的起動的總次數(shù)為止的起動延遲。該過程包括顯示直到將允許下一次起動所需要的時間，以及顯示發(fā)生了故障。
本發(fā)明還包括一種用來保護(hù)電動機(jī)和電動機(jī)起動器的電動機(jī)起動器控制器，該控制器有著一個用來檢測環(huán)境溫度并從中產(chǎn)生環(huán)境溫度信號的環(huán)境溫度傳感器。設(shè)有一個電極溫度傳感器以便檢測電動機(jī)起動器中的電極溫度并從中產(chǎn)生電極溫度信號。該控制器還有一個用來根據(jù)環(huán)境溫度和電極溫度信號為電動機(jī)被切斷之后的冷卻特性建立模型的處理器。該處理器還用來保證在允許另一次電動機(jī)起動之前電動機(jī)充分冷卻和每時間段的最大起動次數(shù)未被超過。
該控制器包括一個用來周期地儲存環(huán)境溫度和電極溫度信號的存儲器。該環(huán)境溫度傳感器可能在存儲器中包括一個備查表，該備查表有針對給定的工作環(huán)境的工作溫度范圍。該處理器還執(zhí)行程序以便把一組上一次起動的參數(shù)與當(dāng)前起動的參數(shù)進(jìn)行比較以便限制電動機(jī)起動。該處理器確定到下一次起動的時間并跟蹤每個起動請求。
已經(jīng)通過最佳實施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該指出，除了明確地說明的那些之外，等效物、變動和修改是可能的，并且處于所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來與一個電動機(jī)起動器系統(tǒng)合用的電動機(jī)起動器控制器(10、64)，包括一個檢測環(huán)境溫度并提供指示電動機(jī)起動器(12)周圍的環(huán)境溫度的環(huán)境溫度信號的環(huán)境溫度傳感器(36)；至少一個與電動機(jī)起動器(12)中的一個導(dǎo)電匯流條(22)熱交換的產(chǎn)生指示該導(dǎo)電匯流條(22)的溫度的電極溫度信號的電極溫度傳感器(30)；一個連接于該環(huán)境溫度傳感器(36)和該至少一個電極溫度傳感器(30)的處理單元(28)，該處理單元(28)執(zhí)行程序以便為電動機(jī)起動器系統(tǒng)的冷卻特性建立模型；周期地從該環(huán)境溫度傳感器和該至少一個電極溫度傳感器采集環(huán)境溫度和電極溫度信號(72、122)；把當(dāng)前采集的環(huán)境溫度和電極溫度信號(72)與建模了的冷卻特性(76、78、80)進(jìn)行比較(82)；以及確定該電動機(jī)起動器系統(tǒng)是否冷卻到安全起動溫度(84)。
2.權(quán)利要求1的控制器(10、64)，其中該處理單元(28)還執(zhí)行程序以便直到達(dá)到一個冷卻溫度(84)防止(112)該電動機(jī)起動器起動一個電動機(jī)(14)，該冷卻溫度，根據(jù)建模了的冷卻特性(76、78、80)，將允許一次成功的電動機(jī)起動(70)。
3.權(quán)利要求1的控制器(10、64)，其中該電動機(jī)起動器系統(tǒng)包括至少一個電動機(jī)(14)、一個電動機(jī)起動器(12)和一個環(huán)境溫度。
4.權(quán)利要求3的控制器(10、64)，其中該環(huán)境溫度傳感器(36)檢測電動機(jī)起動器(12)的內(nèi)部環(huán)境溫度，而該電動機(jī)起動器系統(tǒng)的環(huán)境溫度是該電動機(jī)起動器系統(tǒng)的工作環(huán)境的外部環(huán)境溫度，而且其中該外部環(huán)境溫度是在比較動作(82)中所用的建模了的冷卻特性(76)。
5.權(quán)利要求1的控制器(10、64)，其中該處理單元(28)還執(zhí)行程序以便把當(dāng)前采集的環(huán)境溫度和電極溫度信號(72)連同建模了的冷卻特性(76、78、80)與一組上一次起動的參數(shù)(88)進(jìn)行比較(90)，并確定當(dāng)前起動是否將會是成功的(92)。
6.權(quán)利要求1的控制器(10、64)，其中該處理單元(28)還執(zhí)行程序以便保證當(dāng)前起動嘗試處于每時間段最大起動次數(shù)之內(nèi)(96)。
7.權(quán)利要求1的控制器(10、64)，其中該處理單元(28)還執(zhí)行程序以便如果該電動機(jī)起動器系統(tǒng)高于安全起動溫度(106)則設(shè)置一個故障標(biāo)記(118)，計算并顯示(120)到一次所允許的起動所需要的時間，連同每時間段所允許的起動次數(shù)和該時間段中已經(jīng)進(jìn)行的起動次數(shù)。
8.權(quán)利要求1的控制器(10、64)，還包括一個存儲單元(29)，該存儲器單元有著至少一個針對至少一個電動機(jī)(14)、一個電動機(jī)起動器(12)，以及一個環(huán)境條件來儲存溫度數(shù)據(jù)的備查表。
9.權(quán)利要求1的控制器(10、64)，其中該處理單元還執(zhí)行程序以便至少根據(jù)電極溫度信號產(chǎn)生一個起動器冷卻模型；至少根據(jù)環(huán)境溫度信號產(chǎn)生一個外部環(huán)境模型；至少根據(jù)電動機(jī)技術(shù)條件產(chǎn)生一個電動機(jī)溫度模型。
10.權(quán)利要求1的控制器，還包括一個電動機(jī)起動器(12)，有著三個電力電極(22、24、26)，每個電力電極在其上有一個散熱器(42、44、46)和一個與該散熱器(42、44、46)熱交換的風(fēng)扇(48、50、52)；三個電極溫度傳感器(30、32、34)，每個傳感器與電動機(jī)起動器(12)的一個電力電極(22、24、26)熱交換并產(chǎn)生第1、第2和第3電極溫度信號；一個連接于該電動機(jī)起動器(12)的電動機(jī)(14)；而且其中該處理單元(28)還執(zhí)行程序以便為外部環(huán)境溫度建立模型(76)；為起動器溫度建立模型(78)；為電動機(jī)溫度建立模型(80)；進(jìn)行建模了的外部環(huán)境溫度(76)、起動器溫度(78)、電動機(jī)溫度(80)與第1、第2和第3電極溫度信號及環(huán)境溫度信號的溫度比較(82)；根據(jù)該溫度比較(82)保證在允許該電動機(jī)(14)起動(70)之前已經(jīng)發(fā)生充分的冷卻(84)；以及保證電動機(jī)起動請求(102)處于電動機(jī)起動請求最大次數(shù)之內(nèi)(96)。
11.一種保護(hù)電動機(jī)(14)和電動機(jī)起動器(12)的方法，包括以下步驟周期地監(jiān)測作為電動機(jī)起動器溫度的一種指示的電動機(jī)起動器(12)中的環(huán)境溫度和每個電極的電極溫度(72、122)；記錄該周期地監(jiān)測的環(huán)境溫度和電極溫度(74)；循環(huán)地檢查電動機(jī)起動器溫度(84)以便保證該電動機(jī)起動器溫度已經(jīng)冷卻到安全起動溫度，倘若如此(86)，則檢查當(dāng)前起動的參數(shù)是否處于安全范圍之內(nèi)(92)；而如果是這樣(94)，則啟用電動機(jī)起動(100)，否則，允許該電動機(jī)起動器進(jìn)一步冷卻(112)。
12.權(quán)利要求11的方法，還包括以下步驟通過在電動機(jī)冷卻期間周期地監(jiān)測環(huán)境溫度和電極溫度來跟蹤電動機(jī)冷卻(122)；以及根據(jù)該跟蹤和針對電動機(jī)(14)、起動器(12)和用于給定的用途的環(huán)境條件的預(yù)定的數(shù)據(jù)，為外部環(huán)境溫度(76)、起動器溫度(78)以及電動機(jī)溫度(80)建立模型。
13.權(quán)利要求11的方法，還包括檢查當(dāng)前起動請求，當(dāng)加到每時間段已經(jīng)起動的總次數(shù)時，是否超過每時間段所允許的起動的總次數(shù)(96)，以及如果超過，則進(jìn)入一個起動延遲(116)直到以前起動的總次數(shù)小于所允許的起動的總次數(shù)為止(98)的步驟。
14.權(quán)利要求12的方法，還包括顯示到允許下一次起動所需要的時間(120)的步驟。
15.一種用來保護(hù)電動機(jī)(14)和電動機(jī)起動器(12)的電動機(jī)起動器控制器(10、64)，包括一個用來檢測環(huán)境溫度并從中產(chǎn)生環(huán)境溫度信號的環(huán)境溫度傳感器(36)；一個用來檢測該電動機(jī)起動器(12)中一個電極的溫度并從中產(chǎn)生電極溫度信號的電極溫度傳感器(30)；以及一個用來根據(jù)該環(huán)境溫度和電極溫度信號為電動機(jī)(14)被電動機(jī)起動器(12)切斷之后的冷卻特性建立模型，并且用來保證在允許另一次電動機(jī)起動(70)之前電動機(jī)(14)充分冷卻(84)并保證每時間段的最大起動次數(shù)未被超過(96)的處理器(28)。
16.權(quán)利要求15的控制器(10、64)，還包括一個用來周期地儲存環(huán)境溫度和電極溫度信號的存儲器(29)，而且其中該環(huán)境溫度傳感器(36)在該存儲器(29)中包括一個備查表，該備查表其中有針對給定的工作環(huán)境的工作溫度范圍。
17.權(quán)利要求15的控制器(10、64)，其中該處理器(28)把上一次起動的參數(shù)(88)與當(dāng)前起動的參數(shù)進(jìn)行比較(90)以便限制電動機(jī)起動(92)。
18.權(quán)利要求15的控制器(10、64)，其中該處理器(28)確定到下一次起動的時間(112)并跟蹤每個起動請求，而且該控制器(10、64)還包括一個用來顯示到下一次起動的時間(120)，每時間段所請求的起動次數(shù)以及每時間段最大起動次數(shù)。
19.權(quán)利要求15的控制器(10、64)，其中該處理器(28)跟蹤電動機(jī)冷卻(84、122)并防止電動機(jī)起動(112)直到存在安全條件(86、94)為止。
全文摘要
公開了一種電動機(jī)起動器控制器,其中布置一個環(huán)境溫度傳感器(36)、電極溫度傳感器(30、32、34)和一個微處理器(28)。該微處理器為電動機(jī)起動器系統(tǒng)的冷卻特性建立模型(76、78、80)并且把當(dāng)前采集的環(huán)境溫度和電極溫度信號與建模了的冷卻特性進(jìn)行比較(82)并確定該電動機(jī)起動器系統(tǒng)是否冷卻到安全起動溫度(84、92)。該控制器保證每小時最大起動次數(shù)不被超過(96)并防止不僅浪費(fèi)能量而且還拖長到一次成功的起動的時間的嘗試的起動。
文檔編號H02H6/00GK1267122SQ00103879
公開日2000年9月20日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者詹姆斯·艾倫·貝克 申請人:尹頓公司