[发明专利]用于两侧供电的异步电机的监控装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的主题的用于两侧供电的电动式异步电机的监控装置，以及根据权利要求10的用于监控两侧供电的电动式电机的相应方法。另外，本发明涉及根据权利要求13的对监控装置的优选的应用。

背景技术

如果电动电机中的轴承绝缘装置破损，会因为电机轴端部之间的不对称性产生轴电流，该轴电流可能损伤电机的轴承。另外，前述轴承可以包括各种轴承结构，特别是导向轴承、支承轴承和/或推力轴承。损伤程度此时取决于轴电流的大小和持续时间。在同步电机中，用于及时识别出这种轴电流的监控装置是已知的，该监控装置识别一安培或更小的轴电流，例如ABB Raric轴电流保护装置（Shaft Current Protection）。监控的基础是测量轴电流并定义极限值，超出极限值会发出信号。

相反，在两侧供电的异步电机中总是有轴电流，因为变频器的三个相电压之和不等于零。另外，在同步接通电压的基础上得出非常高的电压变化或电压谐波非常高的频率。所以，根据运行状态出现不同的轴电流，从而可以不使用传统的例如ABB的轴电流监控装置。然而，必须避免轴电流通过绝缘层或油膜从轴流到轴承。

从DE 196 34 366 A1中已知了一种装置，借助于该装置可以确定异步电动机的电学参数，例如绝缘电阻。在此，可以通过电动机连接端子处的探测头实现电压分接。

在DE 15 13 706 A中，在同步电机的旋转部件处测量越过绝缘装置的对地电压。通过电刷和集电环实现电压分接。在此，绝缘层使旋转的电路与同步电机的阈（Schwelle）绝缘，其中该阈充当接地。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于两侧供电的电动式异步电机的监控装置，该监控装置可以解决前述问题并且可以实现简单、有效和可靠的轴电流监控。

这一目的由根据权利要求1的特征部分的监控装置实现。在此，根据本发明的解决方案的首要出发点是，必须越过绝缘层监控和测量电流通路。因为两侧供电的异步电机中总是出现轴电流，所以无法从中推断出电机状态。目前根据本发明的监控装置的基本点在于，不是确定电流，而是确定越过绝缘层的电压，并从这个电压中推断出电机状态。此时，相对于通常施加在两侧供电的电动式异步电机定子上的零电位测量电压。在此，为了测量电压，相应的测量和信号单元与接触元件连接，以及设计用于发出描述电机状态并可以决定下一步做法的报警信号。

监控装置的有利的改进方案在从属权利要求中给出，该改进方案特别是涉及适当的测量点及其设计方案。

与此相适应，在优选的实施方式中提出，至少一个轴承包括环形的第一绝缘层。在此，确定直接越过轴承的压降是确定漏损电流从而确定电机损伤的最直接途径。在此，可以将所需接触点设置在轴承旁或轴承中，从而形成模块式轴承装置和测量装置，该轴承装置和测量装置使得对电机的其它修改成为多余。

在此，前述第一绝缘层以有利的方式设计为油膜，如同其在许多轴承中为润滑轴承所需的那样。所以，在轴承旁或轴承中额外安装适当的绝缘层也是多余的。理想地，所述至少一个轴承设计为滑动轴承，该滑动轴承使用油膜或其它合适的润滑油膜而没有其它像例如球轴承或滚动轴承那样的接触桥形接片。

在可替换的或附加的实施方式中，在至少一个轴承和轴之间布置环形的第二绝缘层。当轴承独自提供的对漏损电流的电阻不足并因此使压降无法测量时，这可以是必需的。相反，如果不是这种情况，则可以通过安装额外的绝缘装置提高电机的可靠性。无论如何，还有另一种测量压降和保证对电机进行可靠监控的可能性。理想地，第二绝缘层设计为玻璃纤维层、聚酯膜或聚酰亚胺膜（Kaptonfilm），这既能够确保轴和轴承的稳定连接又能够确保可靠绝缘。

以优选的方式，接触元件设计为固定的电刷，在轴的径向方向上看，电刷布置在第一和/或第二绝缘层之前。接触元件的这种结构设计方案特别容易实现，并且特别是不需要可能明确地更易受侵蚀的电子元件。然而，也可以考虑设置例如配备了蓝牙接口的同步接触元件。

特别灵活的测量和信号单元设计用于储存电压极限值并在低于这个电压极限值时发出报警信号。因此，可以-根据每个电机设计及其安全要求-预先设定不同的电压极限值，该电压极限值可以实现经过相应调整的监控。这种测量和信号单元特别是可以用于不同的电机类型和荷载情况。

优选地为根据本发明的监控装置配备断开单元，该断开单元设计用于在响应报警信号时断开两侧供电的电动式异步电机。于是，能够可靠地排除对电机的潜在损伤。