Sistema de alimentación eléctrica y método para controlar un motor eléctrico conmutado mecánicamente.

Un método para proporcionar una señal de disparo en respuesta a la conmutación de un motor eléctricoconmutado mecánicamente (1),

en que dicho método comprende los pasos deproporcionar un motor eléctrico conmutado mecánicamente (1),

proporcionar una alimentación eléctrica para dicho motor eléctrico conmutado mecánicamente a través de líneas dealimentación eléctrica (10, 11) procedentes de circuitería de alimentación eléctrica,

proporcionar un filtro (15) conectado a por lo menos una de dichas líneas de alimentación eléctrica (10, 11), en quedicho filtro (15) está adaptado para detectar una punta de tensión (29) que difiere en duración y magnitud de unaondulación en la corriente de alimentación para el motor (1), en que dicho método está caracterizado porquecomprende además los pasos de

detectar con dicho filtro (15) una punta de tensión (29) que se produce durante una conmutación,proporcionar como salida de dicho filtro (15) dicha señal de disparo

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2008/000353.

Solicitante: IDEASSOCIATES (IOM) LIMITED.

Inventor/es: FICH, PREBEN, BO, WILLADSEN,Curt,Michael,Petersen.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02P7/29 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02P CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS O CONVERTIDORES DINAMOELECTRICOS; CONTROL DE TRANSFORMADORES, REACTANCIAS O BOBINAS DE CHOQUE.H02P 7/00 Disposiciones para controlar la velocidad o el par de motores eléctricos de corriente continua. › utilizando modulación de impulsos.

PDF original: ES-2398133_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema de alimentación eléctrica y método para controlar un motor eléctrico conmutado mecánicamente La presente invención se refiere a un método para proporcionar una señal de disparo en respuesta a la conmutación de un motor eléctrico conmutado mecánicamente. La presente invención también se refiere a un sistema de 5 alimentación eléctrica para un motor eléctrico conmutado mecánicamente.

Los motores eléctricos conmutados mecánicamente, es decir los motores en los que una disposición de escobilla y conmutador cambiar la polaridad de la corriente en los devanados de la armadura, cuando la armadura rota, dentro de campos magnéticos producidos por el estátor, son bien conocidos en la técnica. Los campos magnéticos en motores de este tipo pueden ser producidos por medio de imanes permanentes o electroimanes. Si el campo 10 magnético es proporcionado por electroimanes, la corriente en los devanados, que produce el campo magnético del estátor, puede ser proporcionada por una corriente magnetizante separada, o puede ser proporcionada por la misma corriente que pasa a través de los devanados de la armadura. Se hace referencia a este último caso como motor universal, ya que es también bastante adecuado para corriente alterna, siempre que la frecuencia de corriente alterna no sea demasiado alta. Un motor universal de este tipo funciona muy bien a las frecuencias de corriente alterna más habitualmente usadas, tales como 16 2/3 Hz, 50 Hz o 60 Hz.

El motor de corriente continua de imán permanente conmutado mecánicamente es el motor más habitualmente usado para dispositivos eléctricos y electrónicos pequeños y medianos. En consecuencia, motores de este tipo son producidos en cantidades muy grandes, lo que los hace muy baratos. Para controlar motores de este tipo es bien conocido que la alimentación eléctrica se realice por medio de una corriente con modulación de impulsos.

Se han realizado muchos intentos para determinar la conmutación de motores eléctricos conmutados mecánicamente, por ejemplo dotando al motor de indicadores, tales como contadores de revoluciones, o contando ondulaciones en la corriente de alimentación del motor, es decir las fluctuaciones en la corriente de alimentación causadas por el hecho de que la corriente en una bobina no puede cambiar momentáneamente, debido a la fuerza contraelectromotriz. Un intento de este tipo se describe en el documento EP-A-1772954. Un recuento de ondulaciones de este tipo es difícil debido a que el conmutador establece contacto normalmente mediante corriente de alimentación con varios devanados a la vez con solapamiento.

Una de las razones para la aspiración de determinar la conmutación procede de una de las desventajas bien conocidas del motor eléctrico conmutado mecánicamente, es decir, la formación de arcos que se produce cuando el motor conmuta. En cada punto de conmutación, cuando la escobilla deshace el contacto con un segmento de conmutador, la energía almacenada en el devanado de motor como campo magnético provoca un arco o punta de tensión entre la escobilla y el segmento de conmutador cuando el campo magnético colapsa. Esto se produce no sólo durante una conmutación normal sino también en situaciones en las que las escobillas rebotan en el conmutador en rotación.

El arco es indeseado por dos razones principales. La primera razón principal es que el arco genera mucho ruido electromagnético de alta frecuencia, que es radiado desde el motor, y puede provocar interferencia electromagnética indeseada con otros dispositivos. La otra razón principal es que el arco, que consta de plasma caliente, provoca desgaste mecánico en el motor eléctrico, tal como el propio conmutador y las escobillas.

Constituye el objeto de la invención detectar la conmutación de un motor conmutado mecánicamente con el fin entre otras cosas de superar estos problemas de formación de arcos.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, este objeto se alcanza con un método para proporcionar una señal de disparo en respuesta a la conmutación de un motor eléctrico conmutado mecánicamente, en que dicho método comprende los pasos de: proporcionar un motor eléctrico conmutado mecánicamente, proporcionar una alimentación eléctrica para dicho motor eléctrico conmutado mecánicamente a través de líneas de alimentación eléctrica procedentes de circuitería de alimentación eléctrica, proporcionar un filtro conectado a por lo 45 menos una de dichas líneas de alimentación eléctrica, detectar con dicho filtro una punta de tensión que se produce durante una conmutación, y proporcionar como salida de dicho filtro una señal de disparo.

Usando un filtro así se hace posible derivar la punta de tensión inversa generada cuando la impedancia se incrementa debido a que la escobilla desacopla su contacto de las zonas conductoras del conmutador durante una conmutación. La invención tiene en cuenta que, a diferencia de las fluctuaciones en el recuento de ondulaciones,

esta punta inversa es fácilmente detectable, ya que su duración y magnitud puede provocar incluso una punta con polaridad negativa en comparación con la tensión de alimentación.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, este objeto se consigue con un sistema de alimentación eléctrica para un motor eléctrico conmutado mecánicamente, en que dicho sistema de alimentación eléctrica comprende: circuitería de alimentación eléctrica, líneas de alimentación eléctrica para conducir corriente 55 eléctrica desde dicha circuitería de alimentación eléctrica a un motor eléctrico conmutado mecánicamente, un filtro conectado a dichas líneas de alimentación eléctrica, una línea para transmitir una señal de disparo proporcionada de salida de dicho filtro como una señal de parada para la alimentación eléctrica, en que dicha circuitería de modulación de impulsos comprende medios para recibir dicha señal de salida y medios para detener temporalmente la alimentación eléctrica a dicho motor eléctrico conmutado mecánicamente en respuesta a dicha señal de parada.

Con ello puede evitarse la formación de arcos cuando la corriente es interrumpida en los dispositivos de estado sólido de la alimentación de corriente, en vez de en los contactos mecánicos del conmutador.

De acuerdo con una primera realización preferida del primer aspecto de la invención, dicho método comprende además los pasos de usar dicha señal de disparo como una señal de parada para la alimentación eléctrica, y detener temporalmente dicha alimentación eléctrica a dicho motor eléctrico conmutado mecánicamente en respuesta a dicha señal de parada.

De acuerdo con una realización preferida del método de acuerdo con la invención, dicha circuitería de alimentación eléctrica comprende una circuitería de modulación de impulsos, y dicha señal de parada se usa como una señal de reposición para dicha circuitería de modulación de impulsos. Reponiendo la circuitería de modulación de impulsos directamente sobre la base de la señal de parada procedente del filtro, puede conseguirse una respuesta y detención muy rápidas de la alimentación eléctrica, suprimiendo de este modo el arco al primer signo de su aparición.

De acuerdo con otra realización preferida del método de acuerdo con la invención, dicha circuitería de alimentación eléctrica comprende un microprocesador. Un microprocesador es versátil y además permite el registro del momento preciso en que se produce la conmutación.

De acuerdo con otra realización preferida del método de acuerdo con la invención, un retardo predeterminado de la operación de la circuitería de modulación de impulsos es proporcionado tras cada reposición. Esto asegura que exista suficiente distancia entre conmutador y escobilla antes de que la alimentación de corriente sea reanudada, evitando de este modo que se produzca el arco más tarde.

De acuerdo con otra realización preferida más de acuerdo con la invención, dicha circuitería de modulación de impulsos proporciona corriente con modulación de anchura de impulsos. La modulación de anchura de impulsos es fácilmente conseguible usando microprocesadores o circuitos de multivibrador.

De acuerdo con una primera realización del sistema de alimentación eléctrica de acuerdo con la invención, dicha circuitería de alimentación eléctrica comprende una circuitería de modulación de impulsos y dichos medios para recibir dicha señal de parada son una entrada de reposición de dicha circuitería de modulación de impulsos. Usando una entrada de reposición para reponer la circuitería de modulación de impulsos directamente sobre la base de la señal de parada procedente del filtro, puede conseguirse... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para proporcionar una señal de disparo en respuesta a la conmutación de un motor eléctrico conmutado mecánicamente (1) , en que dicho método comprende los pasos de proporcionar un motor eléctrico conmutado mecánicamente (1) ,

proporcionar una alimentación eléctrica para dicho motor eléctrico conmutado mecánicamente a través de líneas de alimentación eléctrica (10, 11) procedentes de circuitería de alimentación eléctrica,

proporcionar un filtro (15) conectado a por lo menos una de dichas líneas de alimentación eléctrica (10, 11) , en que dicho filtro (15) está adaptado para detectar una punta de tensión (29) que difiere en duración y magnitud de una ondulación en la corriente de alimentación para el motor (1) , en que dicho método está caracterizado porque comprende además los pasos de detectar con dicho filtro (15) una punta de tensión (29) que se produce durante una conmutación,

proporcionar como salida de dicho filtro (15) dicha señal de disparo.

2. Un método según la reivindicación 1, que comprende además los pasos de usar dicha señal de disparo como una 15 señal de parada para la alimentación eléctrica, y

detener temporalmente dicha alimentación eléctrica a dicho motor eléctrico conmutado mecánicamente (1) en respuesta a dicha señal de parada.

3. Un método según la reivindicación 2, en que dicha circuitería de alimentación eléctrica comprende una circuitería de modulación de impulsos, y dicha señal de parada es usada como una señal de reposición para dicha circuitería 20 de modulación de impulsos.

4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en que dicha circuitería de alimentación eléctrica comprende un microprocesador (13) .

5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, en que un retardo predeterminado de la operación de la circuitería de modulación de impulsos es proporcionado tras dicha reposición.

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en que dicha circuitería de modulación de impulsos proporciona corriente con modulación de anchura de impulsos.

7. Un método según la reivindicación 4, que comprende además identificar y almacenar por medio de dicho microprocesador (13) información temporal acerca de la aparición de dichas puntas de tensión (29) para un número de conmutaciones, con el fin de determinar un patrón.

8. Un método según la reivindicación 7, en que dicha información temporal comprende el espaciado temporal entre dichas puntas de tensión (29) .

9. Un método según la reivindicación 7 u 8, en que dicha información temporal comprende la anchura de dichas puntas de tensión (29) .

10. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en que dicha información temporal comprende la 35 forma de curva de las puntas (29) sobre su respectiva duración.

11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, que comprende además la detección de puntas de tensión (29) subsiguientes, y la comparación de la información temporal respectiva relativa a dichas puntas (29) con dicho patrón.

12. Método según la reivindicación 11, en que se toman precauciones si dichas puntas (29) subsiguientes no casan 40 con dicho patrón.

13. Método según la reivindicación 12, en que dichas precauciones comprenden la emisión de un aviso.

14. Método según la reivindicación 11, en que una posición angular del motor conmutado mecánicamente (1) es determinada sobre la base de dicha detección de puntas de tensión (29) subsiguientes.

15. Un sistema de alimentación eléctrica para un motor eléctrico conmutado mecánicamente, en que dicho sistema 45 de alimentación comprende circuitería de alimentación eléctrica, líneas de alimentación eléctrica (10, 11) para conducir corriente eléctrica desde dicha circuitería de alimentación eléctrica a un motor eléctrico conmutado mecánicamente (1) ,

un filtro (15) conectado a dichas líneas de alimentación eléctrica (10, 11) , en que dicho sistema de alimentación eléctrica está caracterizado porque comprende además una línea (16, 16') para transmitir una señal de disparo proporcionada de salida de dicho filtro (15) como una señal de parada para la alimentación eléctrica, en que dicha circuitería de modulación de impulsos comprende medios para recibir dicha señal de parada y medios para detener temporalmente la alimentación eléctrica a dicho motor eléctrico conmutado mecánicamente (10) en respuesta a dicha señal de parada.

16. Un sistema según la reivindicación 15, en que dicha circuitería de alimentación eléctrica comprende una circuitería de modulación de impulsos y dichos medios para recibir dicha señal de parada son una entrada de reposición de dicha circuitería de modulación de impulsos.

17. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 15 ó 16, en que dicha circuitería de alimentación eléctrica comprende un microprocesador (13) .

18. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 16 ó 17, en que están previstos medios para introducir un retardo predeterminado de la operación de la circuitería de modulación de impulsos tras dicha reposición.

19. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en que dicha circuitería de modulación de impulsos está adaptada para proporcionar corriente con modulación de anchura de impulsos.


 

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