具有预加热功能以用于保护其马达防止冷凝的电动系统的制作方法

本发明涉及一种电动系统，以及防止电动系统中的冷凝的方法。

更具体地说，本发明涉及一种电动系统，该电动系统包括马达，该马达设置有包括若干线圈的转子和定子组件，其中马达通过频率转换器以旋转速度驱动，该频率转换器由电源供电，以便用可变频率电流给线圈供电，该频率转换器由监控/控制单元控制，用于以可变速度操作模式打开马达，或者用于关闭马达。

背景技术：

本发明在起重吊车所使用的电动系统中找到了最受欢迎的非限制性应用。

在起重吊车中，用于操纵(提升、定向、分配……)的电动马达位于外部，因此会经受气候变化的影响，这些气候变化包括阳光、湿气、雨水、冷凝、风、雪、霜等。此外，电动马达通常具有或多或少保护它们免受气候环境影响的罩或壳体。

然而，很难抵抗来自环境空气中包含的冷凝水的湿气，并且这种湿气通过氧化或腐蚀对马达的机械部分(壳体、轴承、磁性金属片……)产生影响，并且还通过绝缘性的降低对电气部分(线圈……)产生影响。

因此，为了延长这些马达的使用寿命，有必要通过将空气中含有的水蒸气冷凝在表面上来去除马达中存在的湿气。为此，当马达关闭时加热马达是已知的，因此这几种解决方案是已知的。

第一种解决方案包括在马达的线圈上增加特定的加热电阻，第二种解决方案包括借助除了频率转换器之外的附加设备(如变压器)为马达的线圈供电。

因此，这些解决方案需要增加部件(例如，在马达的内部或外部，在电气柜处)，这意味着电动系统的价格增加，其可靠性降低，并且由于增加了部件而引起的空间需要的增加。

技术实现要素：

本发明提出借助一种解决方案来解决上述缺点，该解决方案允许在马达关闭时加热马达，而不增加任何额外的部件，以避免马达中的冷凝。

本发明的另一个目的是提出一种预加热功能，该预加热功能允许在需要避免任何冷凝时用正合适的电流预加热马达。

本发明的另一个目的是增加马达的使用寿命，同时保持绝缘体的质量。

本发明的另一个目的是通过限制温度升高到刚好需要的程度来执行预加热，以便不损坏部件并且在马达的使用寿命期间消耗最小的能量。

因此，本发明提出了一种电动系统，该电动系统包括配备有马达以及由电源供电的频率转换器的机动化单元，该马达设置有包括多个线圈的转子和定子组件，该马达由频率转换器以旋转速度驱动，该频率转换器用可变频率电流为其线圈供电，该频率转换器由监控/控制单元控制，用于以可变速度操作模式开启马达或用于关闭马达，该电动系统的显著之处在于：

-其进一步包括测量系统，该测量系统适于测量至少一个冷凝参数，该至少一个冷凝参数表示包含在环境空气中的冷凝水，以及

-监控/控制单元，其连接到该测量系统，并且被设计成在马达的关闭期间根据所述冷凝参数控制频率转换器，使得预加热电流流过线圈，以在马达关闭时启用马达的预加热。

因此，利用本发明，不使用额外的部件来实现预加热功能，预加热功能通过监控/控制单元和频率转换器来执行，并且这通过在监控/控制单元中提供预加热模式来执行，该预加热模式在马达被关闭时触发，并且取决于用于优化触发的冷凝参数。

测量系统可以放置在或多或少靠近马达的环境中，例如放置在免受太阳辐射和恶劣天气(例如雨和雪)影响的地方。

还应当理解的是，在本发明的意义中，当马达关闭时由监控/控制单元启用的预加热模式肯定会导致用电流给线圈供电，在这种情况下是预加热电流，而不必使保持关闭的马达旋转。

在第一实施例中，机动化单元包括马达制动器，该马达制动器能够在打开构造和关闭构造之间配置，该打开构造在马达的开启期间能够使马达旋转，该关闭构造在马达关闭时阻止马达的旋转，而无论预加热是否被启用。

因此，用于一定条件的预加热功能的候选件，马达包括该马达制动器，当马达运动被控制在开启模式时，该马达制动器将被打开。在预加热模式下，该马达制动器不被控制，因此保持关闭，从而防止马达的任何旋转运动，即使在预加热电流存在的情况下。

可以想到，监控/控制单元连接到所述马达制动器，以在马达的开启期间控制马达制动器处于打开构造，并且在马达关闭时控制马达制动器处于关闭构造，无论预加热是否被启用。

在第二实施例中，机动化单元没有马达制动器。

这种第二实施例对于包含由机动化单元的马达驱动的液压泵的水力发电装置是有利的。

根据一个特征，在马达的开启期间，与可变频率电流相比，预加热电流具有较低的值。

根据一种可能性，测量系统包括适于测量环境空气的温度的温度测量设备，所述温度因此构成冷凝参数，并且监控/控制单元被设计成当温度小于或等于露点温度时实施马达的预加热。

露点温度是这样一种温度，低于此温度露水自然沉积，换句话说，环境空气中存在的水(或水蒸气)在该温度下冷凝(液化)以形成沉积在马达的部件上的水滴。因此，当环境温度达到或低于该露点温度时，监控/控制单元自动触发预加热，从而有助于加热马达的内部，从而防止冷凝。

根据另一种可能性，测量系统包括适于测量环境空气的压力的压力测量设备，所述压力因此构成冷凝参数，并且监控/控制单元被设计成当压力大于或等于饱和蒸汽压时实施马达的预加热。

饱和蒸汽压是这样一种压力，高于此压力环境空气中存在的水(或水蒸气)冷凝形成沉积在马达的部件上的水滴。因此，当环境压力达到或超过该饱和蒸汽压时，监控/控制单元自动触发预加热，从而有助于加热马达的内部，从而防止冷凝。

根据另一种可能性，测量系统包括适于测量环境空气中的湿气含量的湿度测量设备，所述湿气含量因此构成冷凝参数，并且监控/控制单元被设计成当湿气含量大于或等于预定阈值时实施马达的预加热。

在特定实施例中，监控/控制单元被设计成在马达的开启期间停止马达的预加热。

因此，一旦马达被开启，为了执行操作(例如起重机操纵)，预加热自动停止，因为电流流过线圈以使马达转动，因此必然在马达内获得加热。

有利的是，监控/控制单元根据冷凝参数和根据线圈的特征参数计算预加热电流的值。

换句话说，根据线圈(尺寸、材料、数量)，监控/控制单元确定预加热电流的值，该预加热电流的值将适于充分预加热以避免冷凝。

本发明还涉及一种包括至少一个根据本发明的电动系统的起重吊车，所述电动系统的机动化单元连接到起重吊车的至少一个可移动构件，以致动至少一个可移动构件的移位，并确保当马达被开启时的起重机操纵。

在特定实施例中，起重吊车包括多个机动化单元，所述多个机动化单元连接到起重吊车的相应的可移动构件，以致动它们相应的移位并确保相应的起重机操纵，并且监控/控制单元对所有机动单元是共用的。

因此，监控/控制单元可以包括对所有这些机化动单元是共用的监控/控制系统，而且还设计成控制起重机的所有操作。

本发明还涉及一种用于保护电动系统的马达防止冷凝的方法，其中电动系统包括配备有马达以及由电源供电的频率转换器的机动化单元，该马达设置有包括多个线圈的转子和定子组件，该马达由频率转换器以旋转速度驱动，该频率转换器以可变频率电流为其线圈供电，该频率转换器由监控/控制单元控制，用于以可变速度操作模式开启马达，或者用于关闭马达，该保护方法实施以下步骤：

-测量至少一个冷凝参数，该至少一个冷凝参数表示包含在环境空气中的冷凝水；

-在马达关闭期间，借助监控/控制单元根据所述冷凝参数控制频率转换器，使得预加热电流流过线圈以用于在马达被关闭时预加热马达；

在有利的应用中，该保护方法是针对起重吊车的电动系统实施的，所述电动系统连接到所述起重吊车的至少一个可移动构件，以致动其移位，并确保当马达被开启时的起重机操纵。

附图说明

本发明的其他特征和优点将在阅读下面参照附图作出的对实施的非限制性示例的详细描述而显现出来，其中：

图1是根据本发明的电动系统的示意图；

图2是根据本发明的起重吊车的示意图。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的电动系统1包括机动化单元2，该机动化单元配备有：

-旋转电动马达类型的马达20，其设置有包括若干线圈的转子和定子组件；

-频率转换器21，其由电源3供电以便利用可变频率电流ce给线圈供电，从而以旋转速度驱动马达20。

马达20在输出端处联接到可移动构件4，以确保可移动构件的移位；该马达20的功能是使该可移动构件4以可变速度移位。

应当注意，电源3可以是主电源，或者是自备电源，比如举例来说发电机或电池。

电动系统1进一步包括监控/控制单元5，其控制频率转换器21以用于：

-以可变速度操作模式开启马达20，以便使可移动构件4以可变速度移位，或者

-关闭马达20以停止移位可移动构件4。

该机动化单元2进一步包括马达制动器8，该马达制动器可在以下两者之间配置：

-当马达20被开启时使马达20能够旋转的打开构造，以及

-当马达被关闭时阻止马达20旋转的关闭构造。

在未示出的变型中，机动化单元2没有这种马达制动器8。这种变型在包含由机动化单元2的马达20驱动的液压泵的水力发电站中找到了最受欢迎的非限制性应用。

根据本发明，电动系统1包括测量系统6，该测量系统适于测量至少一个冷凝参数t，p，h，该冷凝参数t，p，h表示包含在环境空气中的冷凝水。

该测量系统6可以包括以下测量设备中的至少一个：

-温度测量设备，其适于测量环境空气的温度t，所述温度t因此构成冷凝参数；

-压力测量设备，其适于测量环境空气的压力p，所述压力p因此构成冷凝参数；

–湿度测量设备，其适于测量环境空气中的湿气含量h，所述湿气含量h因此构成冷凝参数。

只要测量装置的测量值表示马达20周围的空气，所有或部分测量装置可以以更大或更短的距离与马达20分开。换句话说，测量系统6可以安装在马达20的外部。也可以将所有或部分测量设备设置在马达20中，特别是在马达20的壳体下方。

此外，为了在马达20关闭时实现预加热功能以保护马达20免受冷凝，监控/控制单元5连接到测量系统6，并且被设计成在马达20关闭期间根据冷凝参数t，p，h来控制频率转换器21，使得预加热电流cep流过线圈，以用于在马达关闭时对马达20进行预加热。

该预加热电流cep与可变频率电流ce相比具有较低的值，当马达20打开时或在马达20开启期间该可变频率电流ce流过线圈。当然，在马达20的关闭模式下的预加热期间，马达制动器8总是处于关闭构造，使得马达20不能转动，因此不能使可移动构件4移位，即使预加热电流cep流过线圈。

因此，在其中温度t是冷凝参数的情况下，监控/控制单元5被设计成当温度t小于或等于露点温度时实施马达20的预加热。

在其中压力p是冷凝参数的情况下，监控/控制单元5被设计成当压力p大于或等于饱和蒸汽压时实施马达20的预加热。

在其中湿气含量h是冷凝参数的情况下，监控/控制单元5被设计成当湿气含量h大于或等于预定阈值时实施马达20的预加热。

此外，在马达20开启期间，换句话说，当马达20开启以便使可移动构件4以可变速度移位时，监控/控制单元5被设计成自动停止马达20的预加热。

本发明在图2中示意性示出的起重吊车7中找到了最受欢迎且非限制性的应用，该起重吊车包括安装在塔架71(也称为桅杆)上的分配器吊杆70；注意的是，本发明可以应用于其他类型的起重机，例如自升式起重机、展开式起重机、变幅吊杆起重机或可移动起重机。

吊杆70可以沿着竖直轴线可旋转地安装在塔架3上，并且该起重吊车7可以包括机动化单元2r，该机动化单元沿着该竖直轴线以旋转方式致动吊杆70的移位并因此确保通过箭头or示意性示出的吊杆70的定向操纵。

起重吊车7进一步包括用于沿着吊杆70分配载荷(未示出)的提升装置72。该提升装置72包括沿着吊杆70滚动并支撑提升构件74的分配小车73，该提升构件用于钩挂载荷，并且可以是钩子的形式。

因此，起重吊车7可以包括2d机动化单元，该机动化单元致动提升装置72(特别是分配小车73)沿着吊杆70的移位，从而确保由箭头di示意性示出的载荷的分配操纵。该机动化系统2d可以具有其马达，该马达驱动分配绞车75，该分配绞车设置有联接到分配线缆76的分配滚筒，该分配线缆具有固定到分配小车73的任意一侧的股线。

起重吊车7还可以包括机动化单元2l，该机动化单元致动提升构件74向上和向下移位，因此确保由箭头le示意性示出的载荷的提升操纵。该机动化系统2l可以具有其马达，该马达驱动提升绞车77，该提升绞车设置有联接到提升线缆78的提升滚筒，提升构件74悬挂在提升线缆上。

在未示出的应用中，起重吊车可以包括水力发电装置，该水力发电装置包括由根据本发明的机动化单元的马达驱动的液压泵，例如以致动液压缸。

机动化单元2r，2d，2l都配备有马达和频率转换器，如先前参考图1所述。在该起重吊车7中，监控/控制单元5可以对装备起重吊车7的所有机动化单元2r，2l，2d是共用的。

同样，如图2所示，测量系统6可以对装备起重吊车7的所有机动化单元2r，2l，2d是共用的。该测量系统6可以例如位于塔架71的底部处，并且例如在电气控制柜(未示出)下方，以免受太阳辐射和雨水的影响。

因此，监控/控制单元5连接到机动化单元2r，2d，2l的频率转换器，以便根据冷凝参数t，p，h来触发机动化单元2r，2d，2l中的全部或部分的预加热。

如果所有机动化单元2r，2d，2l被关闭，则监控/控制单元5触发所有机动化单元2r，2d，2l中的预加热。如果至少一个机动化单元被关闭，而至少一个其它机动化单元被打开，则监控/控制单元5触发仅被关闭的机动化单元中的预加热。