[发明专利]电机及其绕组温度的检出方法和装置、热保护方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机，尤其涉及电机绕组温度的检出方法和电机绕组温度的检出装置及电机热保护方法和电机热保护装置。

背景技术

电机在工作时，电能一部分转化为机械能输出，一部分转化为热能，通过电机结构材料，缓慢传播到空气中或者其他介质中。如果该热能不能被及时传输到电机以外的介质，则电机绕组的温度就会上升，达到一定程度，电机就有被烧毁的可能。

通用的电机绕组温度检测或检出方法是“过流保护法”，这种方法检测电机的运行电流，并在运行电流达到规定值时，进行规定的保护电机的动作。由于电机运行电流并不是导致电机绕组发热升温的唯一因素，绕组温度增长速度还与绕组的热特性和负荷量有关，因而“过流保护法”有不足之处。

另外比较适用的方法，是通过在电机内部危险热源部位埋置热敏元件，直接检测电机热源温度，当温度超过允许值时，就会启动对电机热保护的相关动作。该方法具有检测温度准确的优点，但是，需要添加辅助装置，成本高；另外对于一些小型电机，安装热敏元件往往比较复杂。另外热敏元件所检测的温度必须充分接近危险热源才能检测到实际的危险热源温度，而对于电机，实现起来难度是非常大的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电机绕组温度的检出方法，以提高电机绕组温度检出的准确性，同时，本发明还提供了一种电机绕组温度的检出装置。本发明的另一个目的还在于提供一种电机的热保护方法和电机的热保护装置。本发明的目的还在于提供一种具有热保护装置的电机。

为此，本发明一方面提供了一种电机绕组温度的检出方法，包括以下步骤：A)获得电机在一时间步长的前一时刻的电机绕组温度T_i-1；以及B)计算电机的等效热功率Q_W和散热功率Q_out；并且利用第一式计算电机在运转一时间步长Δt后的转子等效体的温升ΔT；以及C)利用第二式计算电机在运转时间步长Δt后的电机绕组温度T_i，其中第一式为：其中，C为电机转子的等效比热容，M为电机转子的质量；以及第二式为：T_i＝T_i-1+ΔT。

进一步地，在上述步骤B中，还包括检出电机在一时间步长内的电压U、转速ω，其中，电机的等效热功率Q_W根据电机的电压U和转速ω计算获得。

进一步地，在步骤B中，电机的等效热功率Q_W由第三式计算，其中

第三式为：Qw=KtωU-KtωR(1-η)η]]>

其中，R为绕组的电阻，η为电机的机械效率，K_t为电流系数。

进一步地，在步骤B中，电机的等效热功率Q_W为铜损功率P_Cu和铁损功率两部分损耗之和，其中，铜损功率P_Cu由第四式计算，铁损功率由第五式计算，其中

第四式为：其中R为绕组的电阻；

第五式为：其中，p_1/50为频率50赫兹、磁密1特斯拉时铁芯材料的单位损耗；B为铁芯磁通密度；f为交变频率；G_Fe为铁芯质量，K为铁损耗修正系数，f₀为50赫兹。

进一步地，在步骤B中，还包括检出环境温度T_e，其中，电机的散热功率Q_out根据第六式计算获得，其中

第六式为：其中，R_t为电机的等效热阻。

进一步地，在步骤B中，将电机转子的等效比热容C拟合为电机绕组温度T_i-1的线性函数，并且在一时间步长内将由线性函数获得的等效比热容C的值代入第一式进行计算。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机的热保护方法，包括：