专利名称：电机的停机温度节能控制保护方法
技术领域：
本发明涉及一种电机(即定子绕组中预埋有测温元件和电加热元件
的电动机和发电机)的停机温度节能控制保护方法。
技术背景电机的定子和转子是一个不均质体，它由绕组(铜或铝)、浸漆、硅钢、绝缘胶、绑带、氧化膜绝缘层、涂制绝缘层、以及加固、填充等几种材料组成，各种材料的温度特性、膨胀系数各不相同，温度的骤升或骤降对电机影响很大，这种影响有时是致命的，其带来的结果是电机有时会莫名其妙地烧毁，甚至影响到定子.转子的铁芯烧毁、变形而报废。为了保护电机、延长电机的寿命对电机的温度骤变应采取干预措施，因此大型电机定子一般都预埋有测温元件和电加热元件。 目前无论是国内大的电机生产厂如上海、沈阳、兰州等电机厂还是国外知名电机厂，如西门子公司、GE公司等一般都在电机(大中型)中预埋有测温元件和电加热元件作为一台电机整机出厂，但对电机的温度控制则由配套电器单位设计来完成；即电机厂只预埋测温元件和电加热器件。而不参与控制设计。这一点在国内外都一样。设计单位或电器成套单位则一般只满足于在电机停机时给电机加热而既不管环境温度高低也不管电机温度高低。其结果既浪费了电能又使电机的温度变化更加随意。更有甚者，干脆对电加热器视为可有可无，置之不理，既在设计时不预设计，实践中更不应用，使电加热器形同虚设，电机温度随着环境温度不同变化。由于电机生产商与设计单位或控制成套商对电机的管理出现空当或脱节，造成了对电机温度在停机期间的控制与保护的空白，而这一空白对电机的使用者则是重要的，如果电机使用环境差，就会使电机在起、停时产生呼吸现象，使外界的灰尘、潮气等进入电机内部，这样就易于造成维修间隔縮短，增加维修次数和成本，更容易在使用中烧毁电机。 发明内容本发明的目的就是通过在电机停止运行期间的温度智能控制与温度保护，使电机在停机期间的温度缓慢均衡变化，防止电机组成各材料间因膨胀系数不同，在温度发生骤变时导致的电机各材料间的相对移动，从而有效地保护电机的正常使用、延长电机使用寿命而设计了一种电机的温度节能控制保护方法。
本发明的技术解决方案是 电机停止运行后的降温过程使电机温度按照合理的温度曲线缓慢均衡降温，信号
采集处理、升降温曲线数学模型、智能控制组成温度智能控制与温度保护。
信号采集处理充分利用电机(指电机定子中预埋有测温元件和带有电加热器的
电机)的预埋测温元件一般每台电机预埋有六个测温元件， 一相中有两个，是防止一个损
坏后，另一个备用，平时使用中也有6个同时采集的，原系统中这一温度多用于显示和运行
中超温报警或停机，因此为使原系统温度采集不受影响可更换为一进两出的电流/电压变
送器，输出信号为4 20mAa或者1_5V，在这个信号变化范围内，对电机定子实际温度标
定，也可理论计算二者相差无几，均在误差范围内，同时电机的开停以开关量的形式采集到
控制系统。 升降温曲线数学模型通过对电机的实际温度和环境温度的采集、处理及逻辑判断，以确定是否对电机的升温或降温过程进行控制，如果实施控制，则按本发明给出的符合国家标准的温控曲线和预设计的数学模型进行控制，以确保电机这个不均质物体的各材料间的膨胀应力得到缓慢释放。 升温曲线预计在t时刻开始升温，电机温度在自动控制下升温，沿曲线到达预定温度，预定温度为20 60°C。预计升温升温预计应为电机升温预到达温度减去开机前的电机温度除以时间(根据国家相关标准规定的降温时间)。判断温升速率是否在0. 18至0. 26之间。 降温曲线降温时的温升速率为电机降温前温度减去环境温度除以时间(根据国家相关标准规定的降温时间)；温升速率为0. 01 1间的任何曲线。 智能控制根据升降温曲线数学模型设计的软件进行控制，首先对电机温度和环
境温度实施采集和比较，经逻辑判断后确定是否启动电加热器件以及启动电加热器件的工
作状态，如果启动，则按照数学模型加以控制。电机温度升降温时温度变化应符合如下关
系升降温时的温升速率为电机降温前温度减去环境温度除以时间在0. 18至0. 26°C /min
之间，如果环境温度> 4(TC，检测温升速率^ 0. 18则不启动根据预设计数学模型设计的加
热装置；如果环境温度< 4(TC，检测温升速率不在0. 18至0. 26范围内，则启动该加热装
置，具体可根据电机温度与环境温度的关系变化进行闭环温度逻辑控制。 本发明的优点一种电机的温度节能控制保护方法，由于采用了信号采集处理、升
降温曲线数学模型、智能控制等手段，而对于预埋有测温元件和加热元件的电机、发电机给
出了一种温度控制方法，利用本发明方法可设计出多种集成电路或使用其它智能元器件实
现智能控制，来保护、保障电机使用、延长电机寿命50%，减少维修次数，延长维修期一倍以
上，通过以上方法有效的保护了电机，延长了使用寿命从而提高了经济效力。
具体实施方式
本发明可采用多种电路设计实现，如本实施例则采用电机内部温
度采集传感器来采集信号，用温度变送器进行数据转化，CPU89C51做为逻辑控制芯片、双向
可控硅做为电流调节元件。首先判断电机是否启动，如有起、停信号后，电机本身的传感器
采集到电机当时温度信息，通过外部传感器采集到外部环境温度信息，两个温度进行比较，
自动选择温度曲线，比较判断是否需要加热，不需要，则返回起点，从新采集判断；需要加热
则自动根据数学模型比较温升速率，通过逻辑判断，开启双相可控硅的导通角，以达到控制
温度目的，至温升到设定范围，在整个变化过程中温升速率符合在0. 18至0. 26范围内。电
机停止运行后，经逻辑判断后确定是否启动电加热器件以及启动电加热器件的工作状态，
如果启动，则按照数学模型加以控制。电机温度升降温时温度变化应符合如下关系升降温
时的温升速率为电机降温前温度减去环境温度除以时间在0. 18至0. 26°C /min之间，如果
环境温度> 4(TC，检测温升速率^ 0. 18则不启动加热装置；如果环境温度< 4(TC，检测温
升速率不在0. 18至0. 26范围内，则启动该加热装置，具体可根据电机温度与环境温度的关
系变化进行闭环温度逻辑控制。电机停止运行期间的温度智能控制与温度保护，使电机在
停机期间的温度缓慢均衡变化，防止电机组成各材料间因膨胀系数不同，在温度发生骤变
时导致的电机各材料间的相对移动，从而有效地保护电机的正常使用、并延长了电机使用寿命。
权利要求
一种电机的停机温度节能控制保护方法，其特征在于信号采集处理、升降温曲线数学模型、智能控制组成温度节能控制保护系统。其信号采集处理是利用电机(指电机定子中预埋有测温元件和带有电加热器的电机)的预埋测温元件对电机的实际温度和环境温度的自动采集、处理及逻辑判断，自动确定是否对电机的升温或降温过程进行控制，如果需控制，则按预先设定好的温控曲线和数学模型进行控制，升温曲线预计在t时刻开始升温，电机温度在自动控制下升温，沿曲线到达预定温度，预定温度为20～60℃。预计升温升温预计应为电机升温预到达温度减去开机前的电机温度除以预定达到的时间。判断温升速率是否在0.18至0.26之间。降温曲线降温时的温升速率为电机降温前温度减去环境温度除以时间，降温速率为0.18～0.26之间。智能控制则根据升降温曲线数学模型设计的软件对电机温度和环境温度实施采集和比较，经逻辑判断后确定是否启动电加热器件以及启动电加热器件的工作状态，如果启动，则按照数学模型加以控制。电机温度升降温时温度变化应符合如下关系升降温时的温升速率为电机降温前温度减去环境温度除以时间在0.18至0.26℃/min之间，如果环境温度＞40℃，检测温升速率≥0.18则不启动加热装置；如果环境温度＜40℃，检测温升速率不在0.18至0.26范围内，则启动加热装置，具体可根据电机温度与环境温度的关系变化进行闭环温度逻辑控制。
2. 如权利要求1所述的电机的停机温度节能控制保护方法，其特征在于可通过设计多种集成电路或其它智能元器件实现智能控制。
全文摘要
本发明涉及一种电机(即定子绕组中预埋有测温元件和电加热元件的电动机和发电机)的停机温度节能控制保护方法。由于采用了信号采集处理、升降温曲线数学模型、智能控制等手段，而对于预埋有测温元件和加热元件的电动机、发电机给出了一种温度控制方法，通过电机停止运行期间的温度智能控制与温度保护，使电机在停机期间的温度缓慢均衡变化，防止电机组成各材料间因膨胀系数不同，在温度发生骤变时导致的电机各材料间的相对移动，从而有效地保护电机的正常使用、延长电机使用寿命。
文档编号H02H7/08GK101751047SQ20081018307
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者杨庆申, 王静爽 申请人:王静爽