WO2004045049A1 - Elektromotor mit einer vorrichtung zur temperaturüberwachung - Google Patents

Elektromotor mit einer vorrichtung zur temperaturüberwachung Download PDF

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Bernd Schnurr
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    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H7/0852—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with a device for temperature monitoring.
  • each electric motor that is fed by a converter is usually monitored with regard to its operating temperature.
  • Corresponding temperature monitoring is generally carried out by means of temperature sensors, the sensors of which are located in the immediate vicinity of the windings of the electric motor, the temperature sensors having specific temperature / resistance characteristics. As a rule, such
  • Temperature sensors have an increased resistance value with increasing operating temperature, which corresponds to a positive temperature coefficient of the temperature sensor. With the help of the temperature sensors, both temperature monitoring and temperature triggering in the electric motor can be implemented.
  • the temperature monitoring uses a unique assignment of a temperature value detected by the sensor to a specific resistance value.
  • a temperature trip can be viewed as a thermal switch that triggers when a certain threshold is reached and the
  • Temperature monitoring are not compatible.
  • buyers of converter-operated electric motors are often forced to select the respectively compatible control device with regard to the temperature sensor, or to make complex adaptations of a temperature monitoring sensor system of the electric motor
  • Temperature sensors with different temperature characteristics to accept a sensor characteristic of temperature sensor inputs of the control device.
  • the object on which the present invention is based is therefore to provide an electric motor with a device for temperature monitoring which, in a simple and convenient manner, allows control devices with a wide variety of temperature sensor input characteristics to be connected.
  • a device for temperature monitoring in an electric motor has at least two temperature sensors with different temperature characteristics.
  • the temperature sensors are connected to terminals on the electric motor by means of electrical cables. It is advantageously possible, by simple, individually selectable interconnection of temperature sensor inputs of the control device with the connection terminals on the electric motor, to operate the electric motor with control devices with a wide variety of temperature sensor input characteristics.
  • the electric motor according to the invention advantageously comprises temperature sensors with a temperature monitoring characteristic and / or temperature sensors with a temperature tripping characteristic.
  • the control device is connected to the electric motor in such a way that the control device receives the signal from the temperature sensor with the desired temperature sensor characteristic.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of an electric motor according to the invention with a device for temperature monitoring;
  • Figure 2 is a schematic representation of an electric motor according to the invention with a device for temperature monitoring with a control device for controlling the electric motor.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of an electric motor 2 with a device 1 for temperature monitoring.
  • the device 1 for temperature monitoring comprises a first temperature sensor 10 and a second temperature sensor 11.
  • the temperature sensors 10, 11 can be designed as silicon sensors (KTY sensors) with a positive temperature coefficient.
  • the temperature sensors can be designed as single bimetal switches and / or as triple bimetal switches, the one
  • the temperature sensors 10, 11 are connected via electrical lines to a first, second and third connection terminal K1, K2, K3 on the electric motor 2.
  • thermal resistance with both switching and non-switching characteristics
  • thermal resistance with both switching and non-switching characteristics
  • These include, for example, so-called service-mounted network resistors (SMN resistors) as specially designed thermal resistors with a positive temperature coefficient and switching characteristics. With the help of such. SMN resistors make it possible to monitor three phase windings of the electric motor for thermal tripping.
  • the characteristic curve of the SMN resistor has a defined switch-off point which is connected to a control device connected to the electric motor. which has temperature sensor inputs with SMN resistance characteristics, is transmitted.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of an interconnection of a control device 4 with the electric motor 2 according to the invention.
  • the control device 4 has a first temperature sensor input E1 and a second temperature sensor input E2, which can be connected in a specific manner to the connection terminals K1 to K3 of the electric motor.
  • the control device 4 controls the electric motor 2 via a control line 5 with the temperature sensor values transmitted by the electric motor 2.
  • the user of the control device 4 with a specific temperature sensor input characteristic to match the control device 4 to one another by suitably interconnecting the first and second temperature sensor inputs E 1, E 2 with the connection terminals of the electric motor 2.
  • the electric motor 2 only needs to be equipped with a uniform type of temperature monitoring sensor system for operation with control devices with a wide variety of temperature sensor input characteristics.
  • the first temperature sensor 10 can be, for example, a KTY sensor
  • the second temperature sensor 11 can be a triple bimetal switch.
  • the temperature sensors 10, 11 are arranged in close proximity to a motor winding 3 of the electric motor 2.
  • a control device 4 with the temperature sensor input characteristic of a KTY sensor and a bimetallic switch -to be used three times.
  • the temperature sensor inputs E1, E2 of the control device 4 are connected to the first and second connection terminals K1, K2 of the electric motor 2, it is also possible to connect a control device 4 with the exclusive sensor characteristics of a KTY sensor.
  • thermosensor inputs E1, E2 of the control device 4 are connected to the second and third connection terminals K2, K3 of the electric motor 2, it is also possible to connect a control device 4 with the exclusive sensor characteristics of a bimetal switch in triplicate.
  • the user of the electric motor according to the invention advantageously has independence with regard to the selection of the control device to be connected to the electric motor. Due to the uniform design of the electric motors with regard to the temperature monitoring sensor system, it is also advantageous that a probability of error when building the motors can be reduced.

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Abstract

Es wird ein Elektromotor mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung wenigstens zwei Temperatursensoren mit unterschiedlichen Temperaturkennlinien aufweist, wobei die Temperatursensoren mittels elektrischer Leitungen zu Anschlussklemmen verbunden sind. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, Regelgeräte mit unterschiedlichen Temperatursensoreingangscharakteristiken an den Elektromotor anzuschliessen.

Description

Elektromotor mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung .
Jeder Elektromotor, der von einem Stromrichter gespeist wird, wird aus Gründen des Motorschutzes hinsichtlich seiner Betriebstemperatur üblicherweise überwacht. Eine entsprechende Temperaturüberwachung erfolgt in der Regel mittels Temperatursensoren, deren Fühler in unmittelbarer räumlicher Nähe zu Wicklungen des Elektromotors angebracht sind, wobei die Temperatursensoren spezifische Temperatur/Widerstands- kennlinien aufweisen. In der Regel weisen derartige
Temperatursensoren einen mit steigender Betriebstemperatur erhöhten Widerstandswert auf, was einem positiven Temperaturkoeffizienten des Temperatursensors entspricht. Mit Hilfe der Temperatursensoren kann sowohl eine Temperaturüberwachung als auch eine Temperaturauslösung im Elektromotor realisiert werden. Die Temperaturüberwachung nutzt dabei eine eindeutige Zuordnung eines vom Sensor erfassten Temperaturwertes zu einem bestimmten Widerstandswert. Eine Temperaturauslösung kann als ein thermischer Schalter betrachtet werden, der bei Erreichen eines bestimmten Schwellwertes auslöst und den
Elektromotor solange vom speisenden Stromrichter trennt, bis der Temperaturschwellwert wieder unterschritten wurde .
In der Praxis ergeben sich häufig Probleme dadurch, dass Regelgeräte der Elektromotoren mit Einrichtungen zur
Te peraturüberwachung nicht kompatibel sind. Insbesondere sind Käufer von stromrichterbetriebenen Elektromotoren häufig gezwungen, das jeweils kompatible Regelgerät hinsichtlich des Temperatursensors auszuwählen, bzw. aufwendige Adaptionen einer Temperaturuberwachungssensorik des Elektromotors mit
Temperatursensoren mit unterschiedlichen Temperaturkennlinien an eine Sensorcharakteristik von Temperatursensoreingängen des Regelgerätes in Kauf zu nehmen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es daher, einen Elektromotor mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung bereitzustellen, die in einfacher und komfortabler Weise deji Anschluss von Regelgeräten mit unterschiedlichster TemperaturSensoreingangscharakteristik erlaubt .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Elektromotor mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung in einem Elektromotor wenigstens zwei Temperatursensoren mit unterschiedlichen Temperaturkennlinien auf. Die Temperatursensoren sind dabei mittels elektrischer Leitungen zu Anschlussklemmen am Elektromotor geführt. In vorteilhafter Weise ist es durch einfaches, individuell wählbares Verschalten von Temperatursensoreingängen des Regelgerätes mit den Anschlussklemmen am Elektromotor möglich, den Elektro- motor mit Regelgeräten mit unterschiedlichster Temperatur- sensoreingangscharakteristik zu betreiben.
In vorteilhafter Weise umfasst der erfindungsgemäße Elektromotor Temperatursensoren mit Temperaturüberwachungs- Charakteristik und/oder Temperatursensoren mit Temperaturauslösungscharakteristik. Die Verschaltung des Regelgerätes mit dem Elektromotor erfolgt so, dass dem Regelgerät das Signal des Temperatursensors mit der gewünschten Temperatursensorcharakteristik zugeführt wird. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert . Dabei zeigt :
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung; und
Figur 2 eine prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung mit einem Regelgerät zur Steuerung des Elektromotors.
Figur 1 zeigt in prinzipieller Darstellungsweise einen Elektromotor 2 mit einer Vorrichtung 1 zur Temperaturüberwachung. Die Vorrichtung 1 zur Temperaturüberwachung umfasst dabei einen ersten Temperatursensor 10 und einen zweiten Temperatursensor 11. Die Temperatursensoren 10, 11 können dabei als Siliziumsensoren (KTY-Sensoren) mit positivem Temperaturkoeffizienten ausgebildet sein. Weiterhin können die Temperatursensoren als Bimetallschalter-einfach und/oder als Bimetallschalter-dreifach ausgeführt sein, die eine
Temperaturauslösung bereitstellen. Die Temperatursensoren 10, 11 sind über elektrische Leitungen zu einer ersten, zweiten und dritten Anschlussklemme Kl, K2, K3 am Elektromotor 2 verbunde .
Als Temperatursensor 10, 11 kann jede Art von thermischen Widerständen sowohl mit schaltender als auch nicht-schaltender Charakteristik eingesetzt werden. Diese umfassen beispielsweise sogenannte Service-Mounted-Network-Resistors (SMN-Widerstand) als speziell ausgestaltete thermische Widerstände mit positivem Temperaturkoeffizienten und schaltender Charakteristik. Mit Hilfe derartiger. SMN- iderstände ist es möglich, drei Phasenwicklungen des Elektromotors auf thermische Auslösung zu überwachen. Die Kennlinie des SMN- Widerstandes weist dabei einen definierten Abschaltpunkt auf, der an ein an den Elektromotor angeschlossenes Regelgerät, das Temperatursensoreingänge mit SMN-Widerstands- charakteristik aufweist, übermittelt wird.
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Verschaltung eines Regelgerätes 4 mit dem erfindungsgemäßen Elektromotor 2 dargestellt. Das Regelgerät 4 weist dabei einen ersten Temperatursensoreingang El und einen zweiten Temperatursensoreingang E2 auf, die in spezifischer Weise mit den Anschlussklemmen Kl bis K3 des Elektromotors verschaltbar sind. Das Regelgerät 4 steuert den Elektromotor 2 über eine Steuerleitung 5 mit den vom Elektromotor 2 übertragenen Temperatursensorwerten.
Wie sich aus der Figur 2 erkennen lässt, ist es für den Anwender des Regelgerätes 4 mit einer spezifischen Tempera- tursensoreingangscharakteristik möglich, das Regelgerät 4 durch geeignetes Verschalten des ersten und zweiten Temperatursensoreinganges El, E2 mit den Anschlussklemmen des Elektromotors 2 aufeinander abzustimmen. Dadurch braucht der Elektromotor 2 für den Betrieb mit Regelgeräten mit unterschiedlichster Temperatursensoreingangscharakteristik nur mehr mit einem einheitlichen Typ von Temperaturuberwachungssensorik ausgestattet zu werden.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 kann der erste Temperatursensor 10 beispielsweise ein KTY-Sensor, der zweite Temperatursensor 11 ein Bimetallschalter-dreifach sein. Die Temperatursensoren 10, 11 sind in unmittelbarer räumlicher Nähe zu einer Motorwicklung 3 des Elektromotors 2 angeordnet. Mit Hilfe der dargestellten Verschaltung des ersten Temperatursensoreinganges El des Regelgerätes 4 mit der ersten Anschlussklemme Kl und der Verschaltung des. zweiten Temperatursensoreinganges E2 des Regelgerätes 4 mit der dritten Anschlussklemme K3 ist es möglich, ein Regelgerät 4 mit der Temperatursensoreingangscharakteristik eines KTY-Sensors und eines Bimetallschalters-dreifach zu verwenden. Weiterhin ist es bei einer Verschaltung der Temperatursensoreingänge El, E2 des Regelgerätes 4 mit der ersten und zweiten Anschlussklemme Kl, K2 des Elektromotors 2 auch möglich, ein Regelgerät 4 mit ausschließlicher Sensor- Charakteristik eines KTY-Sensors anzuschließen.
Ferner ist es bei einer Verschaltung der Temperatursensoreingänge El, E2 des Regelgerätes 4 mit der zweiten und dritten Anschlussklemme K2, K3 des Elektromotors 2 auch möglich, ein Regelgerät 4 mit ausschließlicher Sensorcharakteristik eines Bimetallschalters-dreifach anzuschließen.
Für den Hersteller des erfindungsgemäßen Elektromotors ergibt sich also der Vorteil, dass eine Variantenvielfalt hinsichtlich der in den Motor einzubauenden Temperatursensorik reduziert werden kann. Dies hat in vorteilhafter Weise eine reduzierte Lagerhaltung von Temperatursensoren und Elektromotoren mit entsprechend reduzierten Kosten zur Folge. Zusätzlich können aufgrund der Tatsache, dass pro Motor lediglich eine einzige Temperaturuberwachungssensorik zur • Verfügung gestellt werden muss, Fertigungskosten für den Elektromotor in vorteilhafter Weise reduziert werden.
Da die Temperaturuberwachungssensorik des Elektromotors bereits in einem sehr frühen Stadium des Produktionsprozesses in den Elektromotor eingebaut werden muss, sind nachträgliche Anpassungsarbeiten des Elektromotors an ein spezifisches Regelgerät im Normalfall außerordentlich aufwendig. Diese Anpassungsarbeiten können mit der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise umgangen werden.
Für den Benutzer des erfindungsgemäßen Elektromotors ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Unabhängigkeit hinsichtlich der Auswahl des an den Elektromotor anzuschließenden Regel- gerätes . Durch die einheitliche Ausgestaltung der Elektromotoren hinsichtlich der Temperaturuberwachungssensorik ist es ferner vorteilhaft, dass eine Fehlerwahrscheinlichkeit beim Bau der Motoren reduziert werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zur Temperaturüberwachung 2 Elektromotor .
3 Motorwicklung
4 Regelgerät
5 Steuerleitung
10 Erster Temperatursensor 11 Zweiter Temperatursensor
El Erster Temperatursensoreingang
E2 Zweiter Temperatursensoreingang
Kl Erste Anschlussklemme
K2 Zweite Anschlussklemme K3 Dritte Anschlussklemme

Claims

Patentansprüche
1. Elektromotor mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung, wobei die Vorrichtung (1) wenigstens zwei Tempera- tursensoren (10,11) mit unterschiedlichen Temperaturkennlinien aufweist, wobei die Temperatursensoren (10,11) mittels elektrischer Leitungen mit Anschlussklemmen (K1,K2,K3) verbunden sind.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (10,11) einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen und als Siliziumsensor und/oder als Dreifach-Bimetallschalter und/oder als Einfach-Bimetall- schalter und/oder als SMN-Widerstand ausgebildet sind, wobei die Temperatursensoren (10,11) schaltende und/oder nicht- schaltende Charakteristik aufweisen.
3. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) eine erste An- schlussklemme (Kl) , eine zweite Anschlussklemme (K2) und eine dritte Anschlussklemme (K3) aufweist, wobei ein erster Temperatursensor (10) zwischen die erste Anschlussklemme (Kl) und die zweite Anschlussklemme (K2) geschaltet ist, und wobei ein zweiter Temperatursensor (11) zwischen die zweite Anschlussklemme (K2) und die dritte Ansσhlussklemme (K3) geschaltet ist.
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