專利名稱：用于保護(hù)三相馬達(dá)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及電動(dòng)馬達(dá)，更具體地涉及使用単相斷線保護(hù)器保護(hù)三相電動(dòng)馬達(dá)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在此給出的背景描述用于概括介紹本公開的背景的目的。在本背景技術(shù)部分中描述的、當(dāng)前指定的發(fā)明人的工作以及本說(shuō)明書的、在提交時(shí)不能被作為現(xiàn)有技術(shù)的方面既不明確地也不隱含地被接受為對(duì)比本公開的現(xiàn)有技木。以三相來(lái)分發(fā)電カ是電カ傳輸?shù)某Ｒ姺椒?。三相電カ系統(tǒng)使用三個(gè)交流(AC)電壓源，三個(gè)交流(AC)電壓源的相位分別相隔120度。在平衡的三相電カ系統(tǒng)中，三條電源供給線承載同一頻率(因此同一周期)的三個(gè)AC信號(hào)，它們?cè)诓煌瑫r(shí)刻達(dá)到它們的瞬時(shí)峰值。以由三條電源線之ー承載的電流作為參考，其他兩路電流在時(shí)間上分別被延遲電流的ー個(gè)周期的1/3和2/3。用于產(chǎn)生三個(gè)AC電壓源的一種常見方式是構(gòu)造AC發(fā)電機(jī)/交流發(fā)電機(jī)，其中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)通過(guò)三組電線繞組，每組圍繞發(fā)電機(jī)/交流發(fā)電機(jī)的圓周相隔120度。相電壓指的是跨過(guò)諸如AC發(fā)電機(jī)/交流發(fā)電機(jī)中的一組電線繞組等的任何ー個(gè)AC電壓源測(cè)量的電壓量。三相電カ可被用于給馬達(dá)和許多其他裝置提供動(dòng)力。例如，三相電カ可被用于給諸如往復(fù)式壓縮機(jī)中的馬達(dá)的封閉式壓縮機(jī)馬達(dá)提供動(dòng)力。馬達(dá)的繞組可以以包括圖1A和圖1B中所示的那些的不同配置連接到三相電源線。更具體地，圖1A示出了“ A ”(德耳塔)配置，而圖1B示出了“ Y”配置，也被稱為星形配置。在德耳塔配置中，繞組連接在三條電源線之間。在星形配置中，繞組從三條電源線的每條向公共節(jié)點(diǎn)連接。公共節(jié)點(diǎn)可以連接到在星形配置的一些應(yīng)用中存在的中線(N)。中線N可以允許低壓裝置連接在一條電源線和中線之間，這產(chǎn)生比當(dāng)在兩條電源線之間連接時(shí)較低的電壓。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于保護(hù)壓縮機(jī)的三相電動(dòng)馬達(dá)的系統(tǒng)，該馬達(dá)接收來(lái)自于三相電源的第一相、第二相和第三相，該系統(tǒng)包括単相斷線保護(hù)器、第一電流傳感器和控制模塊。該單相斷線保護(hù)器響應(yīng)于溫度大于預(yù)定溫度閾值而使馬達(dá)與第一相斷開。第一電流傳感器測(cè)量通過(guò)単相斷線保護(hù)器的電流。控制模塊基于所測(cè)量出的電流確定電流值，并響應(yīng)于該電流值小于或等于預(yù)定閾值而使馬達(dá)與第二相和第三相斷開。
在其他特征中，該預(yù)定閾值為零。在其他特征中，該控制模塊響應(yīng)于電流值小于或等于預(yù)定閾值而使馬達(dá)與第一相、第二相和第三相斷開。在其他特征中，該電流值包括所測(cè)量出的電流在預(yù)定周期內(nèi)的峰值和所測(cè)量出的電流在該預(yù)定周期內(nèi)的均方根(RMS)中的一者。在其他特征中，控制模塊使馬達(dá)在與第二相和第三相斷開后的預(yù)定關(guān)閉周期內(nèi)再次連接到第二相和第三相。在其他特征中，該系統(tǒng)包括第二電流傳感器，該第二電流傳感器測(cè)量對(duì)應(yīng)于第二相和第三相中的一者的電流，并且控制模塊基于所測(cè)量出的電流選擇性地檢測(cè)相位損失和逆相序中至少ー者，并且響應(yīng)于檢測(cè)到相位損失和逆相序中的一者或更多者而使馬達(dá)與第二相和第三相斷開。在其他特征中，控制模塊響應(yīng)于馬達(dá)與第二相和第三相斷開的發(fā)生，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)送報(bào)告。在其他特征中，単相斷線保護(hù)器包括選擇性地傳導(dǎo)電流的第一元件和第二元件，其中，該第一元件和第二元件基于溫度而彎曲，并且該溫度基于電流的大小。在其他特征中，第一元件和第二元件中至少ー個(gè)元件是雙金屬元件。在其他特征中，該單相斷線保護(hù)器進(jìn)ー步包括分別電氣連接至第一元件和第二元件的第一接觸器和第二接觸器，其中，當(dāng)?shù)谝辉偷诙澢纱耸柜R達(dá)與第一相斷開時(shí)，該第一接觸器和第二接觸器分離。在其他特征中，該單相斷線保護(hù)器位于接近馬達(dá)的繞組的位置處，并且該溫度基于該繞組在馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的熱。一種用于保護(hù)壓縮機(jī)的三相電動(dòng)馬達(dá)的方法，該電動(dòng)馬達(dá)接收來(lái)自于三相電源的第一相、第二相和第三相，該方法包括:使用單向斷線保護(hù)器、響應(yīng)于溫度高于預(yù)定溫度閾值而使馬達(dá)與第一相斷開；測(cè)量通過(guò)該單相斷線保護(hù)器的電流；根據(jù)所測(cè)量出的電流確定電流值；以及響應(yīng)于電流值小于或等于預(yù)定閾值而使馬達(dá)與第二相和第三相斷開。在其他特征中，該預(yù)定閾值為零。在其他特征中，該方法包括響應(yīng)于電流值小于或等于預(yù)定閾值而使馬達(dá)與第一相、第二相和第三相斷開。在其他特征中，該電流值包括所測(cè)量出的電流在預(yù)定周期內(nèi)的峰值和在所測(cè)量出的電流在該預(yù)定周期內(nèi)的均方根中的一者。在其他特征中，該方法包括使馬達(dá)在與第二相和第三相斷開后的預(yù)定關(guān)閉期間內(nèi)再次連接到第二相和第三相。在其他特征中，該方法包括:測(cè)量對(duì)應(yīng)于第二相和第三相中的一者的電流；根據(jù)所測(cè)量出的電流選擇性地檢測(cè)相位損失和逆相序中至少ー者；以及響應(yīng)于檢測(cè)到相位損失和逆相序中的一者或更多者而使馬達(dá)與第二相和第三相斷開。在其他特征中，単相斷線保護(hù)器包括選擇性地傳導(dǎo)電流的第一元件和第二元件，其中，該第一元件和第二元件根據(jù)溫度彎曲，并且該溫度基于電流的大小。在其他特征中，第一元件和第二元件中至少ー個(gè)元件是雙金屬元件。在其他特征中，単相斷線保護(hù)器還包括分別電氣連接至第一元件和第二元件的第一接觸器和第二接觸器，其中，當(dāng)?shù)谝辉偷诙澢纱耸柜R達(dá)與第一相斷開時(shí)，該第一接觸器和第二接觸器分離。在其他特征中，該單相斷線保護(hù)器位于接近馬達(dá)的繞組的位置處，并且，溫度基于該繞組在馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的熱。在其他特征中，該方法包括，響應(yīng)于斷開的發(fā)生，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)送報(bào)告。從下文提供的詳細(xì)描述中，本公開的其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述以及具體示例僅是為了說(shuō)明而并非意在限制本公開的范圍。


從詳細(xì)說(shuō)明和附圖中，將更加全面地理解本發(fā)明，其中:圖1A和圖1B是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的馬達(dá)繞組連接的示意圖；圖2A是根據(jù)本公開的ー種實(shí)施方式的制冷系統(tǒng)的示意圖，該制冷系統(tǒng)包括具有三相電動(dòng)馬達(dá)的壓縮機(jī)；圖2B是根據(jù)本公開的ー種實(shí)施方式的壓縮機(jī)的剖視圖；圖3A和圖3B分別是單相斷線保護(hù)器和三相斷線保護(hù)器的示意圖；圖4是根據(jù)本公開的ー種實(shí)施方式的控制模塊的原理框圖；以及圖5是根據(jù)本公開的ー種實(shí)施方式的使用単相斷線保護(hù)器保護(hù)三相電動(dòng)馬達(dá)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例下面的描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，并且絕不意在限制本公開、其應(yīng)用或者用途。為了清楚，在附圖中將使用相同的參考標(biāo)記來(lái)識(shí)別類似的元件。當(dāng)在這里使用時(shí)，短語(yǔ)A、B和C的至少ー個(gè)應(yīng)當(dāng)被解釋為使用非獨(dú)占邏輯“或”來(lái)表示邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，可以以不同的順序執(zhí)行方法中的步驟，而不改變本公開的原理。當(dāng)在這里使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“模塊”可以指的是以下所述部件、作為以下所述部件的一部分或者包括以下所述部件:專用集成電路(ASIC)、電子電路、組合邏輯電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、執(zhí)行編碼的處理器(共用、專用或分組)、其它提供所述功能性的適合的部件、或上述例如在片上系統(tǒng)中的ー些或全部部件的組合。術(shù)語(yǔ)“模塊”可以包括對(duì)由處理器執(zhí)行的編碼進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器(共用、專用或分組)。上面所使用的術(shù)語(yǔ)“編碼”可以包括軟件、硬件、和/或微碼，并且可以指程序、例行程序、功能、等級(jí)和/或?qū)ο?。上面所使用的術(shù)語(yǔ)“共用”是指可以使用単一(共用)的處理器執(zhí)行來(lái)自多模塊的ー些或全部編碼。上面所使用的術(shù)語(yǔ)“分組”是指可以使用ー組處理器執(zhí)行來(lái)自單ー模塊的ー些或全部編碼。此外，可以使用ー組存儲(chǔ)器存儲(chǔ)來(lái)自單ー模塊的ー些或全部編碼。本文所表述的裝置和方法可以通過(guò)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)施。該計(jì)算機(jī)程序包括存儲(chǔ)在非臨時(shí)性的有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。該計(jì)算機(jī)程序還可以包括存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。非臨時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性示例是不易失的存儲(chǔ)、磁存儲(chǔ)和光存儲(chǔ)。如前所述,三相電カ包括三個(gè)具有相同大小和頻率但不同相位的交流電。這些交流電可以產(chǎn)生沿指定方向旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。該定向磁場(chǎng)為三相電動(dòng)馬達(dá)的改進(jìn)設(shè)計(jì)和/或控制做好了準(zhǔn)備。具體地，與諸如單相和兩相電動(dòng)馬達(dá)的其他電動(dòng)馬達(dá)相比，三相電動(dòng)馬達(dá)可以實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)矩和/或效率。例如，三相電動(dòng)馬達(dá)可以在諸如制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)中實(shí)施。現(xiàn)參照?qǐng)D2A，制冷系統(tǒng)10示出為包括冷凝器12、蒸發(fā)器14和在該冷凝器12與蒸發(fā)器14之間的膨脹裝置16。該制冷系統(tǒng)10還包括與冷凝器12相關(guān)聯(lián)的冷凝器風(fēng)扇18和與蒸發(fā)器14相關(guān)聯(lián)的蒸發(fā)器風(fēng)扇20。冷凝器風(fēng)扇18和蒸發(fā)器風(fēng)扇20中的每ー個(gè)都可以是能夠根據(jù)制冷系統(tǒng)10的冷卻和/或加熱命令而被控制的速度可變的風(fēng)扇。此外，冷凝器風(fēng)扇18和蒸發(fā)器風(fēng)扇20中的每ー個(gè)都可以由控制系統(tǒng)25控制，從而使冷凝器風(fēng)扇18和蒸發(fā)器風(fēng)扇20的運(yùn)轉(zhuǎn)可以與壓縮機(jī)30的運(yùn)轉(zhuǎn)相配合。工作時(shí)，壓縮機(jī)30通常在冷凝器12與蒸發(fā)器14之間循環(huán)制冷劑以產(chǎn)生所需的加熱和/或冷卻效果。壓縮機(jī)30在入口接頭32處經(jīng)由入口管線33接收來(lái)自蒸發(fā)器14的蒸汽制冷劑。入口管線33可以包括諸如低壓切斷開關(guān)的保護(hù)性開關(guān)34。僅作為示例，壓縮機(jī)30可以是渦旋式壓縮機(jī)或密封式往復(fù)壓縮機(jī)。例如，該渦旋式壓縮機(jī)可以在動(dòng)渦旋構(gòu)件與定渦旋構(gòu)件之間壓縮蒸汽制冷劑?？刂葡到y(tǒng)25可以經(jīng)由致動(dòng)組件45和電源50控制壓縮機(jī)30的運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦壓縮機(jī)30將蒸汽制冷劑充分壓縮至排放壓力，該排放壓カ制冷劑就在排放接頭36處離開壓縮機(jī)30并經(jīng)由排放管線37移動(dòng)至冷凝器12。排放管線37可以包括諸如高壓切斷開關(guān)的保護(hù)性開關(guān)38。一旦蒸汽進(jìn)入到冷凝器12，該制冷劑的狀態(tài)由蒸汽變?yōu)橐后w，由此釋放熱量。釋放出的熱量通過(guò)由冷凝器風(fēng)扇18引起的穿過(guò)冷凝器12的空氣的循環(huán)從冷凝器12中去除。當(dāng)制冷劑的狀態(tài)從蒸汽完全變?yōu)橐后w時(shí)，制冷劑離開冷凝器12并且通常朝向膨脹裝置16和蒸發(fā)器14的方向在制冷系統(tǒng)10內(nèi)移動(dòng)。離開冷凝器12吋，制冷劑首先遇到膨脹裝置16。一旦膨脹裝置16使液體制冷劑充分膨脹，該液體制冷劑就進(jìn)入蒸發(fā)器14，從而制冷劑的狀態(tài)由液體變?yōu)檎羝?。一旦置于蒸發(fā)器14內(nèi)，液體制冷劑就吸收熱量，由此從液體變?yōu)檎羝a(chǎn)生冷卻效果。如果蒸發(fā)器14布置于建筑物的內(nèi)部，那么所需的冷卻效果通過(guò)蒸發(fā)器風(fēng)扇20被循環(huán)至該建筑物內(nèi)以冷卻該建筑物。如果蒸發(fā)器14與熱泵制冷系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，那么蒸發(fā)器14可以位于遠(yuǎn)離建筑物的位置處。在另ー構(gòu)型中，一旦制冷劑的狀態(tài)由液體完全變?yōu)檎羝敲礆饣说闹评鋭┚陀蓧嚎s機(jī)30的入口接頭32接收以便再開始循環(huán)?，F(xiàn)參照?qǐng)D2B，其更加詳細(xì)地示出了控制系統(tǒng)25和壓縮機(jī)30的一部分的剖視圖。壓縮機(jī)30示出為包括通常呈圓柱形的密封式殼體52，該密封式殼體52在限定壓縮機(jī)30的內(nèi)部容積54的頂部和底部(未不出)處具有焊接帽蓋(未不出)。雖然，該壓縮機(jī)30不出為渦旋式壓縮機(jī)，但該壓縮機(jī)30也可以是諸如密封式往復(fù)壓縮機(jī)的不同類型的壓縮機(jī)。曲軸56由電動(dòng)馬達(dá)58相對(duì)于殼體52旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。例如，電動(dòng)馬達(dá)58可以包括具有三個(gè)繞組62的三相電動(dòng)馬達(dá)。具體地，該電動(dòng)馬達(dá)58包括由殼體52固定地支承的定子60、穿過(guò)該定子60的繞組62、以及壓配合至曲軸56上的轉(zhuǎn)子64。定子60、繞組62和轉(zhuǎn)子64配合以相對(duì)于殼體52驅(qū)動(dòng)曲軸56從而壓縮流體。壓縮機(jī)30還可以包括動(dòng)渦旋構(gòu)件66,該動(dòng)渦旋構(gòu)件66在其上表面上具有用于接收和壓縮流體的螺旋葉片或渦卷68。Oldham式接頭(未示出)通常布置于動(dòng)渦旋構(gòu)件66與承載殼體74之間并且鍵連接至動(dòng)渦旋構(gòu)件66和定渦旋構(gòu)件76。該Oldham式接頭將旋轉(zhuǎn)カ從曲軸56傳遞至動(dòng)渦旋構(gòu)件66以壓縮通常布置于動(dòng)渦旋構(gòu)件66與定渦旋構(gòu)件76之間的流體。定渦旋構(gòu)件76還包括布置為與動(dòng)渦旋構(gòu)件66的渦卷68嚙合接合的渦卷72。電氣外殼82可以被布置于壓縮機(jī)30的殼體52上并且可被用于容置控制系統(tǒng)25的各個(gè)部件和/或其他用于控制壓縮機(jī)30和/或制冷系統(tǒng)10的運(yùn)轉(zhuǎn)的硬件。例如，該電氣殼體82可以包括控制壓縮機(jī)30的運(yùn)轉(zhuǎn)的控制模塊100。致動(dòng)組件45選擇性地調(diào)節(jié)壓縮機(jī)30的容積。致動(dòng)組件45可以包括連接至動(dòng)渦旋構(gòu)件66的螺線管78和聯(lián)接至該螺線管78以便控制該螺線管78在延伸位置與縮回位置之間的運(yùn)動(dòng)的控制器80。
螺線管78至延伸位置的運(yùn)動(dòng)使圍繞定渦旋構(gòu)件76的環(huán)形閥(未示出)旋轉(zhuǎn)以使吸入氣體從旁路通過(guò)形成于定渦旋構(gòu)件76中的至少ー個(gè)通道(未示出)，以便減少壓縮機(jī)30的輸出。相反，螺線管78至縮回位置的運(yùn)動(dòng)使環(huán)形閥移動(dòng)至關(guān)閉該通道以增加壓縮機(jī)30的容積并使得壓縮機(jī)30能夠滿負(fù)荷運(yùn)行。這樣的話，可以根據(jù)需要或隨故障狀態(tài)而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)30的容積。密封式終端組件88可以與開關(guān)、閥、和/或傳感器一起使用從而將殼體52的密封性質(zhì)保持到使得這些開關(guān)、閥和傳感器中任意項(xiàng)被布置于殼體52內(nèi)并與控制模塊100連通的程度。此外，多個(gè)密封終端組件88可以被用于提供通過(guò)殼體52的密封的電氣連通。溫度傳感器84測(cè)量壓縮機(jī)30外側(cè)的環(huán)境溫度。第一和第二電流傳感器86和87測(cè)量流至壓縮機(jī)30內(nèi)的電流。具體地，第一和第二電流傳感器86、87可以分別測(cè)量三個(gè)輸入交流電中不同的那個(gè)交流電。例如，第一電流傳感器86可以測(cè)量具有第一相并與單相斷線保護(hù)器90相關(guān)聯(lián)的第一電流(1上附加地，例如，第二電流傳感器87可以測(cè)量與其他兩相中的一相相關(guān)聯(lián)的第二電流(I2)。中斷系統(tǒng)92可以位于接近電氣外殼82的位置處或位于該電氣外殼82內(nèi)。中斷系統(tǒng)92可以包括可在斷開狀態(tài)與“觸發(fā)”狀態(tài)之間移動(dòng)以限制從電源50至壓縮機(jī)30 (即，至電動(dòng)馬達(dá)58)的電カ供應(yīng)的接觸器或斷路器94。具體地，該中斷系統(tǒng)92可將由電源50供給的所有三相交流電與電動(dòng)馬達(dá)58斷開。例如，該接觸器或斷路器94可以是電磁(EM)開關(guān)，該電磁開關(guān)具有在電源斷開時(shí)自動(dòng)斷開該EM開關(guān)的線圈或其他類型的彈簧。然而，該接觸器或斷路器94還可以是其他適合類型的開關(guān)。単相斷線保護(hù)器90位于壓縮機(jī)30內(nèi)接近繞組62的位置處。該單相斷線保護(hù)器90電氣連接在電源50與電動(dòng)馬達(dá)58的繞組62之間。具體地，該單相斷線保護(hù)器90將三個(gè)交流電中的一個(gè)連接至一個(gè)繞組62。該單相斷線保護(hù)器90通過(guò)在故障狀態(tài)下斷開電源50而保護(hù)電動(dòng)馬達(dá)58。例如，故障狀態(tài)可以包括溫度大于預(yù)定溫度和/或電流大于預(yù)定電流。雖然圖2B中未示出，在不同的實(shí)施方式中，中線也可被連接至電動(dòng)馬達(dá)58?，F(xiàn)參考圖3A，其示出為單相斷線保護(hù)器110的ー個(gè)示例。例如，該單相斷線保護(hù)器110可被用作為圖2B的単相斷線保護(hù)器90。該單相斷線保護(hù)器110保護(hù)單ー的電流線路。具體地，該單相斷線保護(hù)器110使(在輸入處或“ IN”處接收的)単一的電流線路與(連接至輸出或“ OUT”的)電動(dòng)馬達(dá)斷開。該單相斷線保護(hù)器110包括保護(hù)器體部120以及第一元件和第二元件124和128。例如，該保護(hù)器體部120可以包括氣密的金屬外売。在不同的實(shí)施方式中，該保護(hù)器體部120可以物理附連至馬達(dá)繞組62。第一元件124電氣連接至単一的電流線路IN，第二元件128電氣連接至電動(dòng)馬達(dá)OUT。例如，由于電流，第一元件和第二元件124、128可以作用為加熱器。該第一元件和第ニ元件124、128可分別被附連至熱激活的接觸器132和136，接觸器132和136在存在熱時(shí)彎曲。具體地，該熱激活的接觸器132、136可以根據(jù)熱激活接觸器132、136的溫度將電流選擇性地從輸入端IN傳導(dǎo)至輸出端OUT。例如，該熱激活的接觸器132、136可以是雙金屬接觸器。更具體地，當(dāng)電流的大小大于預(yù)定值吋，由于電流導(dǎo)致由第一元件和第二元件124、128產(chǎn)生的熱量會(huì)引起熱激活接觸器132、136彎曲由此斷開連接和流至馬達(dá)的電流。例如，該電流的大小可以是預(yù)定周期內(nèi)的電流的均方根(RMS)。因此，単相斷線保護(hù)器110可以阻止由于電源電流中的電涌導(dǎo)致電流流向馬達(dá)。附加地或可替代地，馬達(dá)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的熱量也可能引起熱激活接觸器132、136彎曲并破壞由于單相斷線保護(hù)器110物理接近馬達(dá)導(dǎo)致的連接。因此，該單相斷線保護(hù)器110可以阻止由于馬達(dá)過(guò)熱導(dǎo)致電流流向馬達(dá)。圖3A的單向斷線保護(hù)器110可以保護(hù)具有一個(gè)繞組和具有一相的ー個(gè)電流的單相馬達(dá)。另ー方面，三相馬達(dá)分別接收具有三個(gè)相位的三個(gè)交流電。因此，三相馬達(dá)可以要求三相斷線保護(hù)器保護(hù)三相馬達(dá)免受故障狀態(tài)期間的操作的影響。例如，圖3B示出了三相斷線保護(hù)器150的示例。三相斷線保護(hù)器150包括保護(hù)器體部154以及相應(yīng)的第一、第二和第三元件158、162和166。第一、第二和第三元件158、162和166分別電氣連接至三個(gè)交流電線ら、I2和
13。例如，由于電流，該第一、第二和第三元件158、162和166可以作為加熱器。熱激活金屬圓盤170位于接近該第一、第二和第三兀件158、162和166的位置處。例如，該熱激活金屬盤170可以位于圖3B中不出的第一、第二和第三兀件158、162和166的下方。例如，流經(jīng)該第一、第二和第三元件158、162和166中一個(gè)元件或多個(gè)元件的電流可以產(chǎn)生熱量，該熱量増加了熱激活金屬圓盤170的溫度。附加地或可替代地，在馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的熱量可増加熱激活金屬圓盤170的溫度。當(dāng)熱激活金屬圓盤170的溫度増加至大于預(yù)定溫度閾值的溫度時(shí)，該熱激活金屬圓盤170彎曲，由此斷開所有三個(gè)交流電線I1U2和I3與馬達(dá)之間的連接?？商娲?，熱激活金屬圓盤170可中斷具有星形構(gòu)型或Y構(gòu)型的馬達(dá)中的中線(N)。然而，實(shí)施三相斷線保護(hù)器可増加馬達(dá)保護(hù)系統(tǒng)的成本和/或復(fù)雜度。具體地，根據(jù)電流大小，熱激活金屬圓盤可具有不同的表現(xiàn)。例如，產(chǎn)生較大馬カ的電動(dòng)馬達(dá)可具有較大的電流量級(jí)并且因此可能需要較厚的熱激活金屬圓盤和/或較厚的第一、第二和第三元件。附加地，該熱激活金屬圓盤的預(yù)定溫度閾值可以根據(jù)所使用的熱激活金屬的類型和/或數(shù)量而變化。因此，對(duì)每ー個(gè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，三相斷線保護(hù)器需要特定的設(shè)計(jì)。本公開描述了使用単相斷線保護(hù)器保護(hù)三相電動(dòng)馬達(dá)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法可以測(cè)量具有第一相位第一電流ら。具體地，該第一電流I1可以與單相斷線保護(hù)器相關(guān)聯(lián)。該系統(tǒng)和方法可以根據(jù)第一測(cè)量電流I1確定電流值。例如，該電流值可以是一周期內(nèi)第一測(cè)量電流I1的峰值或均方根(RMS)值。然后，該系統(tǒng)和方法可以確定該電流值是否小于或等于預(yù)定閾值。例如，該預(yù)定閾值可以為零。當(dāng)該電流值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，該系統(tǒng)和方法使馬達(dá)與電源斷開。例如，中斷系統(tǒng)可致動(dòng)接觸器或斷路器以便使馬達(dá)與電源斷開。該系統(tǒng)和方法還可以測(cè)量具有第二相位的第二電流12。具體地，該第二電流I2與電源的第二相和第三相位中之一相關(guān)聯(lián)。該系統(tǒng)和方法可以根據(jù)第一和第二測(cè)量電流1:、I2檢測(cè)相位損失和/或逆相序。逆相序的檢測(cè)還可以指示馬達(dá)的錯(cuò)誤旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)檢測(cè)到相位損失和逆相序中的一者或更多者吋，該系統(tǒng)和方法可以使電源與馬達(dá)斷開。使電源與馬達(dá)斷開可以防止由于錯(cuò)誤操作對(duì)馬達(dá)造成損害。例如，該錯(cuò)誤操作可以包括馬達(dá)的単相操作、兩相操作、旋轉(zhuǎn)方向倒置等?，F(xiàn)參考圖4，示出為控制模塊100的示例性實(shí)施方式。該控制模塊100包括電流值確定模塊205、斷開檢測(cè)模塊210、相位損失檢測(cè)模塊220、逆相序檢測(cè)模塊230以及電カ控制模塊250。電流值確定模塊205從第一電流傳感器86接收與單向斷線保護(hù)器90相關(guān)聯(lián)的、指示第一測(cè)量電流I1的信號(hào)。該電流確定模塊205根據(jù)第一測(cè)量電流I1確定電流值。例如，該電流值可以是預(yù)定周期內(nèi)第一測(cè)量電流I1的峰值或是預(yù)定周期內(nèi)第一測(cè)量電流I1的RMS值。僅作為示例，該預(yù)定周期可以是第一測(cè)量電流I1的ー個(gè)周期。斷開檢測(cè)模塊210從電流值確定模塊205接收電流值。該斷開檢測(cè)模塊210確定単相斷線保護(hù)器是否已經(jīng)使供電線與電動(dòng)馬達(dá)58斷開。具體地，該斷開檢測(cè)模塊210可以確定電流值是否小于或等于預(yù)定閾值。例如，該預(yù)定閾值可以為零。當(dāng)該電流值小于或等于該預(yù)定閾值時(shí)，該斷開檢測(cè)模塊210可以產(chǎn)生斷開信號(hào)。相位損失檢測(cè)模塊220接收第一測(cè)量電流1卩該相位損失檢測(cè)模塊220還從第二電流傳感器87接收與其他交流電之ー相關(guān)聯(lián)的、指示第二測(cè)量電流I2的信號(hào)。該相位損失檢測(cè)模塊220檢測(cè)三個(gè)交流電中ー者或更多者的損失、也被稱作“相位損失”。具體地，該相位損失檢測(cè)模塊220可以確定檢測(cè)第一測(cè)量電流I1與檢測(cè)第二測(cè)量電流I2之間的周期。例如，檢測(cè)第一測(cè)量電流I1與檢測(cè)第二測(cè)量電流I2之間的周期可以是從第一測(cè)量電流I1大于預(yù)定電流閾值時(shí)起直到第二測(cè)量電流I2大于預(yù)定電流閾值之間的周期。當(dāng)預(yù)定周期大于所需周期和預(yù)定容差的和的時(shí)候，該相位損失檢測(cè)模塊220可以產(chǎn)生相位損失信號(hào)。例如，所需周期可以是輸入交流電的周期的三分之一(即，對(duì)應(yīng)于120度的相位差)。附加地或可替代地，當(dāng)在大于預(yù)定檢測(cè)周期的周期內(nèi)沒有檢測(cè)到第一測(cè)量電流I1時(shí)，相位損失檢測(cè)模塊220就會(huì)產(chǎn)生相位損失信號(hào)。例如，該預(yù)定檢測(cè)周期可以是輸入交流電的ー個(gè)周期。逆相序檢測(cè)模塊230也接收第一和第二測(cè)量電流レ、12。該逆相序檢測(cè)模塊230確定第一和第二電流I1U2的順序是否與所需順序相反。例如，所需順序可以包括三項(xiàng)交流電ら、I2和I3的重復(fù)順序。具體地，該逆相序檢測(cè)模塊230可以確定ー個(gè)周期內(nèi)該第一測(cè)量電流I1是在第二測(cè)量電流I2前被檢測(cè)到或是在第二測(cè)量電流I2后被檢測(cè)到。當(dāng)根據(jù)所需順序在錯(cuò)誤的時(shí)間處(相應(yīng)于第一測(cè)量電流I2)檢測(cè)到第一測(cè)量電流I1時(shí)，逆相序檢測(cè)模塊230就會(huì)產(chǎn)生逆相序信號(hào)。該逆相序信號(hào)還可以指示電動(dòng)馬達(dá)58的錯(cuò)誤旋轉(zhuǎn)方向。電カ控制模塊250可以接收斷開信號(hào)、相位損失信號(hào)和/或逆相序信號(hào)。根據(jù)接收到的信號(hào)，該電カ控制模塊250控制中斷系統(tǒng)92。具體地，當(dāng)接收到斷開信號(hào)、相位損失信號(hào)和逆相序信號(hào)中的一者或更多者吋，該電カ控制模塊250會(huì)致動(dòng)接觸器或斷路器94以使電動(dòng)馬達(dá)58的全部三個(gè)相位與電源50斷開。使電動(dòng)馬達(dá)58的全部三個(gè)相位與電源50斷開可以防止電動(dòng)馬達(dá)58在一種或多種檢測(cè)到的故障狀態(tài)期間運(yùn)轉(zhuǎn)。在電動(dòng)馬達(dá)58與電源50斷開之后，該電カ控制模塊250可以等待預(yù)定關(guān)閉周期。該預(yù)定關(guān)閉周期可以提供時(shí)間以便為壓縮機(jī)30內(nèi)冷卻并由此關(guān)閉單相斷線保護(hù)器90。僅作為示例，該預(yù)定關(guān)閉周期可以是十分鐘。該電カ控制模塊250可以使電動(dòng)馬達(dá)58再次連接至電源50并試圖重新啟動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)58。然而，如果該單相斷線保護(hù)器90仍然打開，那么斷開檢測(cè)模塊210能夠檢測(cè)到斷線并命令電カ控制模塊250使電動(dòng)馬達(dá)58與電源50斷開。該電カ控制模塊250可以記錄電動(dòng)馬達(dá)58何時(shí)與電源50斷開。僅作為示例，該電カ控制模塊250可以保存電カ被中斷的次數(shù)的計(jì)數(shù)并且可以存儲(chǔ)ー個(gè)或多個(gè)發(fā)生次數(shù)的時(shí)間戳。僅作為示例，如果在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)該計(jì)數(shù)還未增加，那么該電カ控制模塊250可以將該計(jì)數(shù)重置為零。這個(gè)預(yù)定的時(shí)間周期可以以秒或分為單位，并且引起該計(jì)數(shù)覆蓋間隔相當(dāng)緊密的最近的電カ中斷而忽略與當(dāng)前間隔很遠(yuǎn)的電力中斷。一旦這個(gè)計(jì)數(shù)超過(guò)閾值，那么該電カ控制模塊250就可以停止試圖重新啟動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)58。該閾值可以是適應(yīng)性的，例如，該閾值可以響應(yīng)于中斷發(fā)生地更加頻繁而減小。該電カ控制模塊250可以經(jīng)由分布式通信系統(tǒng)260向服務(wù)器256報(bào)告?zhèn)€別中斷。僅作為示例，該分布式通信系統(tǒng)260可以包括因特網(wǎng)和/或諸如電カ電網(wǎng)的附加網(wǎng)絡(luò)。控制模塊100可以經(jīng)由諸如開關(guān)、路由器和/或網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與該分布式通信系統(tǒng)260交互。服務(wù)器256可以追蹤一段時(shí)間上的中斷并且當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)58的重啟應(yīng)當(dāng)暫停時(shí)可以給電カ控制模塊250發(fā)出信號(hào)。此外，出于預(yù)防性的維護(hù)的目的，該服務(wù)器256可以分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。此外，該服務(wù)器256可以記錄何時(shí)暫停電動(dòng)馬達(dá)58的重啟并識(shí)別何時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。服務(wù)器256可以向用戶計(jì)算設(shè)備264發(fā)送信息，該用戶計(jì)算設(shè)備可以是屬于包括電動(dòng)馬達(dá)58的系統(tǒng)的所有者的計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等。僅作為示例，該所有者可以是住宅的房主或房東。然后，該用戶計(jì)算設(shè)備264可以與服務(wù)提供商計(jì)算設(shè)備268進(jìn)行通信，該服務(wù)提供商的計(jì)算設(shè)備可以是服務(wù)提供商的、裝配為用以維修電動(dòng)馬達(dá)58并診斷相關(guān)部件的、計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等。對(duì)服務(wù)提供商的要求可在用戶的指導(dǎo)下在用戶計(jì)算設(shè)備264上執(zhí)行。附加地或可替代地，該服務(wù)器256可被預(yù)配置為自動(dòng)向服務(wù)提供商計(jì)算設(shè)備268發(fā)送故障信息。在不同的實(shí)施方式中，該服務(wù)提供商計(jì)算設(shè)備268可以配置為對(duì)電動(dòng)馬達(dá)58和/或控制模塊100進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。因此，在某些情況下，該服務(wù)提供商計(jì)算設(shè)備268可以指示電カ控制模塊250嘗試再次重啟電動(dòng)馬達(dá)58。這可被用于在發(fā)現(xiàn)并解決潛在問(wèn)題時(shí)，例如當(dāng)電網(wǎng)返回正常運(yùn)轉(zhuǎn)吋，嘗試遠(yuǎn)程重啟電動(dòng)馬達(dá)58?，F(xiàn)參照?qǐng)D5，示出為利用単相斷線保護(hù)器保護(hù)三相電動(dòng)馬達(dá)的示例性方法從304處開始。在304處，控制程序測(cè)量與単相斷線保護(hù)器相關(guān)聯(lián)的第一電流ら。在308處，控制程序根據(jù)該第一測(cè)量電流I1確定電流值。在312處，控制程序確定該電流值在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)是否小于或等于預(yù)定閾值。僅作為示例，該預(yù)定閾值可以為零并且該預(yù)定時(shí)間周期可以為I秒。該預(yù)定時(shí)間周期可以用線周期指定，其中，60Hz電カ的每個(gè)線周期大約為16.7毫秒。如果在至少預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)確定的電流值小于或等于預(yù)定閾值，那么控制程序轉(zhuǎn)移至316 ;否則，控制程序轉(zhuǎn)移至320。在320處，控制程序測(cè)量對(duì)應(yīng)于其他兩相交流電信號(hào)之一的第二電流。控制程序繼續(xù)前進(jìn)到324處，控制程序在324處確定是否存在相位損失和/或逆相序。例如，可以如上面所述那樣根據(jù)第一和第二測(cè)量電流I1和I2確定相位損失和逆相序。如果檢測(cè)到相位損失或逆相序，控制程序轉(zhuǎn)移至316 ;否則控制程序返回至304。在316處，控制程序使電動(dòng)馬達(dá)與電源斷開并且繼續(xù)進(jìn)行到328處。在328處，控制程序選擇性地記錄該斷開并且也可以記錄斷開的次數(shù)。僅作為示例，斷開的計(jì)數(shù)可被保持并且在328處增加。最近斷開的時(shí)間戳可與計(jì)數(shù)相關(guān)聯(lián)，并且該時(shí)間戳將在328處更新。周期性地(圖5中未示出)，當(dāng)最近的時(shí)間戳先于當(dāng)前時(shí)間大一個(gè)預(yù)定時(shí)間時(shí)，該計(jì)數(shù)會(huì)被重置。這防止不可能與當(dāng)前線誤差相關(guān)的過(guò)去瞬時(shí)誤差影響該計(jì)數(shù)。在328處，控制程序也可以向諸如服務(wù)器或數(shù)據(jù)歷史記錄器等的外部設(shè)備報(bào)告該誤差?？刂瞥绦蚶^續(xù)到332處，在332處，控制程序確定累積的斷開測(cè)量值是否超過(guò)閾值。如果是的話，控制程序轉(zhuǎn)移至336 ;否則，控制程序轉(zhuǎn)移至340。累積的斷開測(cè)量值可以簡(jiǎn)單地是諸如上文關(guān)于328所述的ー個(gè)計(jì)數(shù)。僅作為示例，332的閾值可被設(shè)為5。該閾值可以是適應(yīng)性的，例如，如果斷開發(fā)生的更加頻繁，該閾值可以降低。在340處，控制程序?qū)㈥P(guān)閉計(jì)時(shí)器初始化為零并使該關(guān)閉計(jì)時(shí)器開始運(yùn)行。使用該關(guān)閉計(jì)時(shí)器在重新起動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)之前提供了延遲以使得能夠潛在地減輕電源故障。該預(yù)定的關(guān)閉周期可以具有隨機(jī)要素。例如，每次關(guān)閉電動(dòng)馬達(dá)時(shí)，可以根據(jù)隨機(jī)數(shù)或偽隨機(jī)數(shù)在特定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)該預(yù)定關(guān)閉周期。這樣，使用圖5的方法的多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)將不會(huì)隨后都同時(shí)重新起動(dòng)?？刂瞥绦蚶^續(xù)到344處，在344處，控制程序確定關(guān)閉計(jì)時(shí)器中的當(dāng)前時(shí)間是否大于預(yù)定的關(guān)閉周期。如果是的話，控制程序轉(zhuǎn)移至348;否則，控制程序保持在344處。在348處，控制程序使電動(dòng)馬達(dá)再次連接至電源并嘗試重新起動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)。然后，控制程序返回至304。本公開的廣泛教示可以多種形式實(shí)施。因此，雖然本公開包括特定的示例，但本公開的真實(shí)范圍不應(yīng)當(dāng)被如此限制，因?yàn)閷?duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)。在研究了附圖、說(shuō)明書以及權(quán)利要求的基礎(chǔ)上，其他改型將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)壓縮機(jī)的三相電動(dòng)馬達(dá)的系統(tǒng)，所述馬達(dá)接收來(lái)自三相電源的第一相、第二相和第三相，所述系統(tǒng)包括: 単相斷線保護(hù)器，所述單相斷線保護(hù)器響應(yīng)于溫度大于預(yù)定溫度閾值而使所述馬達(dá)與所述第一相斷開； 第一電流傳感器，所述第一電流傳感器測(cè)量通過(guò)所述単相斷線保護(hù)器的電流；以及 控制模塊，所述控制模塊(i)基于所測(cè)量出的電流確定電流值，并且(ii)響應(yīng)于所述電流值小于或等于預(yù)定閾值而使所述馬達(dá)與所述第二相和第三相斷開。
2.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定閾值為零。
3.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述電流值小于或等于所述預(yù)定閾值時(shí)，所述控制模塊使所述馬達(dá)與所述第一相、第二相和第三相斷開。
4.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電流值包括所測(cè)量出的電流在預(yù)定周期內(nèi)的峰值和所測(cè)量出的電流在所述預(yù)定周期內(nèi)的均方根(RMS)之一。
5.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊使所述馬達(dá)在與所述第二相和第三相斷開后經(jīng)過(guò)預(yù)定關(guān)閉周期之后再次連接至所述第二相和第三相。
6.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二電流傳感器，所述第二電流傳感器測(cè)量對(duì)應(yīng)于所述第二相和第三相之ー的電流，其中，所述控制模塊基于所測(cè)量出的電流選擇性地檢測(cè)相位損失和逆相序中至少ー者，并且，所述控制模塊響應(yīng)于檢測(cè)到所述相位損失和所述逆相序中一者或更多者而使所述馬達(dá)與所述第二相和第三相斷開。
7.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述單相斷線保護(hù)器包括選擇性地傳導(dǎo)所述電流的第一元件和第二元件，其 中，所述第一元件和第二元件基于所述溫度彎曲，并且，所述溫度基于所述電流的大小。
8.按權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第一元件和第二元件中至少ー個(gè)元件是雙金屬元件。
9.按權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述單相斷線保護(hù)器還包括分別電連接至所述第一元件和第二元件的第一接觸器和第二接觸器，其中，當(dāng)所述第一元件和第二元件彎曲而由此使所述馬達(dá)與所述第一相斷開時(shí)，所述第一接觸器和所述第二接觸器分離。
10.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述單相斷線保護(hù)器位于接近所述馬達(dá)的繞組的位置處，并且，所述溫度基于所述繞組在所述馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的熱。
11.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊響應(yīng)于所述馬達(dá)與所述第二相和第三相斷開的發(fā)生、經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)送報(bào)告。
12.一種用于保護(hù)壓縮機(jī)的三相電動(dòng)馬達(dá)的方法，所述馬達(dá)接收來(lái)自三相電源的第一相、第二相和第三相，所述方法包括: 使用単相斷線保護(hù)器、響應(yīng)于溫度大于預(yù)定溫度閾值而使所述馬達(dá)與所述第一相斷開； 測(cè)量通過(guò)所述単相斷線保護(hù)器的電流； 基于所測(cè)量出的電流確定電流值；以及 響應(yīng)于所述電流值小于或等于預(yù)定閾值而使所述馬達(dá)與所述第二相和第三相斷開。
13.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述預(yù)定閾值為零。
14.按權(quán)利要求12所述的方法，還包括響應(yīng)于所述電流值小于或等于所述預(yù)定閾值而使所述馬達(dá)與所述第一相、第二相和第三相斷開。
15.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電流值包括所測(cè)量出的電流在預(yù)定周期內(nèi)的峰值和所測(cè)量出的電流在所述預(yù)定周期內(nèi)的均方根(RMS)之一。
16.按權(quán)利要求12所述的方法，還包括使所述馬達(dá)在與所述第二相和第三相斷開后經(jīng)過(guò)預(yù)定關(guān)閉周期之后再次連接至所述第二相和第三相。
17.按權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 測(cè)量對(duì)應(yīng)于所述第二相和第三相中的一者的電流； 基于所測(cè)量出的電流選擇性地檢測(cè)相位損失和逆相序中至少ー者；以及 響應(yīng)于檢測(cè)到所述相位損失和所述逆相序中一者或更多者而使所述馬達(dá)與所述第二相和第三相斷開。
18.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述單相斷線保護(hù)器包括響應(yīng)于所述溫度而使第一接觸器和第二接觸器電氣分離的雙金屬兀件。
19.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述單相斷線保護(hù)器位于接近所述馬達(dá)的繞組的位置處，并且，所述溫度基于所述繞組在所述馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的熱。
20.按權(quán)利要求12所 述的方法，還包括:響應(yīng)于所述斷開的發(fā)生，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)送報(bào)告。
全文摘要
一種用于保護(hù)壓縮機(jī)的三相電動(dòng)馬達(dá)的系統(tǒng)，所述馬達(dá)接收來(lái)自三相電源的第一相、第二相和第三相，所述系統(tǒng)包括單相斷線保護(hù)器、第一電流傳感器和控制模塊。所述單相斷線保護(hù)器響應(yīng)于溫度大于預(yù)定溫度閾值而使所述馬達(dá)與第一相斷開。所述第一電流傳感器測(cè)量通過(guò)所述單相斷線保護(hù)器的電流。所述控制模塊根據(jù)所測(cè)量出的電流確定電流值，并響應(yīng)于所述電流值小于或等于預(yù)定閾值而使所述馬達(dá)與第二相和第三相斷開。
文檔編號(hào)H02H5/04GK103098328SQ201180044024
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
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