Método y sistema de protección para motores eléctricos de inducción de seguridad aumentada mediante la medida de la velocidad en el rotor.

Se trata de un sistema que utiliza la media de la velocidad del eje para garantizar que la temperatura de la carcasa no sea superior a la nominal y,

por tanto, no sea susceptible de constituir una fuente de ignición efectiva. Dicha protección cobra sentido en los motores instalados en áreas clasificadas con riesgo de explosión y en concreto en aquellos que están dotados del modo de protección denominado "seguridad aumentada".

Objeto de la invención La presente invención es de aplicación en motores eléctricos para trabajo en entornos con riesgo de explosión dotados del modo de protección denominado seguridad aumentada. Este tipo de máquina es un motor eléctrico de inducción sobredimensionado, de modo que se evitan los posibles calentamientos que podrían llegar a desencadenar una explosión en presencia de oxígeno y una sustancia inflamable en la proporción adecuada.

La protección de la que están dotados este tipo de motores actualmente se basa en una serie de sondas para medida de la temperatura dispuestas en distintos puntos de la carcasa, que detectan los aumentos de temperatura. La protección se encarga de desconectar el motor cuando la temperatura sobrepasa el valor máximo especificado para la carcasa de la máquina. Por lo tanto, en caso de fallo, este sistema no es capaz de desconectar el motor

hasta que no ha pasado un tiempo determinado que permita que la temperatura aumente hasta la máxima especificada.

Esta invención propone un nuevo sistema, complementario al anterior, que mide la velocidad en el eje de la máquina, y desconecta el motor cuando el deslizamiento supera un determinado límite ajustable, que se puede considerar de riesgo. De esta forma, la máquina se desconecta antes de que se produzca un calentamiento excesivo de la carcasa, aumentando considerablemente el nivel de protección ante el riesgo de explosión.

Antecedentes de la invención Existe un gran número de entornos industriales en los que se trabaja con líquidos o gases inflamables, que pueden mezclarse con el aire de la atmósfera circundante dando lugar a una atmósfera explosiva de tipo gas, vapor o niebla. En ocasiones, el proceso exige que se instale un motor eléctrico en áreas en las que están presentes este tipo de atmósferas,

produciéndose un gran riesgo de explosión en caso de no tomar las medidas de protección necesarias.

En este contexto, existen algunos conceptos importantes que sirven como antecedentes para la presente invención: Para evitar el riesgo de explosión se dota al motor de una serie de medidas de protección adicionales, denominadas modos de protección. Existen distintos modos de protección detallados en diversas patentes, como por ejemplo la JP9155768-A, que hace referencia al modo de protección presurizado, o la EP1121744-A, que hace referencia al modo antideflagrante. El modo de protección al que se aplica la presente invención es el modo seguridad aumentada.

Los motores de seguridad aumentada se basan en sobredimensionar el equipo de forma que no aparezcan altas temperaturas que puedan llegar a provocar una explosión, es decir, que el motor no pueda convertirse en la fuente de ignición efectiva que desencadene una explosión debido a altas temperaturas en la carcasa. Existen distintos sistemas que se pueden utilizar para evitar las altas temperaturas en la carcasa del motor, como se muestra por ejemplo en la patente SU1173480-A que describe un sistema de protección para atmósferas explosivas basado en la detección de aumentos de temperatura en el cojinete del motor, o en la RU2094929-C1, que hace referencia a un sistema de refrigeración con aire para motores asíncronos antideflagrantes.

En la actualidad, la seguridad del modo de protección se garantiza habitualmente mediante la instalación de un grupo de sondas para medir temperatura que se instalan en la carcasa. Si se puede asegurar que las sondas no van a trabajar en contacto con la atmósfera explosiva se utilizan sondas convencionales, mientras que si se sitúan en zonas en contacto con la atmósfera explosiva, deben ser sondas específicas para trabajo en zonas clasificadas con riesgo de explosión.

Partiendo de estos antecedentes, se propone un nuevo método y sistema de protección para este tipo de motores basado en la medida de la velocidad y posterior cálculo del deslizamiento, de forma que se desconecta de servicio la máquina en caso de mal funcionamiento, antes de alcanzar temperaturas superficiales peligrosas en la carcasa.

Descripción de la invención La presente invención permite reducir el riesgo de explosión en motores de inducción de seguridad aumentada, introduciendo un nuevo sistema de protección complementario al existente en la actualidad.

Dicha protección consiste en instalar un sistema de medida de velocidad en el eje del motor. Cuando el motor se encuentre accionando una carga que suponga un par superior al asignado, la velocidad en el rotor caerá por debajo de la velocidad asignada, y la intensidad aumentará por encima de la intensidad asignada, con el consiguiente aumento en la temperatura del motor. Cuando la velocidad caiga por debajo de un valor límite especificado para la máquina, la protección desconectará el motor con una temporización ajustable. De este modo, el motor se desconecta antes de que se alcance un calentamiento peligroso en la máquina, incrementando notablemente la seguridad del sistema.

El esquema lógico de la protección se basa en comparar la velocidad medida con la velocidad nominal y desconectar el motor si esta diferencia se mantiene un tiempo determinado que debe ser mayor que el tiempo de arranque del motor. De este modo la protección no actúa durante el arranque de la máquina. Un esquema alternativo es el esquema simplificado. En este esquema el disparo o desconexión del motor se produce de forma inmediata cuando la velocidad cae por debajo de la nominal. Esta protección deberá permanecer inactiva durante el arranque si se opta por el esquema simplificado. En un esquema alternativo se desconecta la protección cuando el interruptor del motor se encuentre abierto, de esta forma se evita que se indique un disparo cuando la velocidad disminuya debido a la propia apertura del interruptor.

El equipo medidor de velocidad debe estar dotado de las medidas de protección necesarias para trabajar en entornos con riesgo de explosión, ya que de lo contrario podría actuar como fuente de ignición y llegar a desencadenar una explosión. El objeto de la patente es reivindicar el sistema y método de protección para motores de seguridad aumentada basado en la medida de la velocidad en el eje del motor.

Breve descripción de las figuras

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompañan unas figuras en las que se ha representado lo siguiente:

Figura 1: Muestra la solución descrita en la invención. Las partes que se muestran en la figura son:

(1) Motor de seguridad aumentada.

(2) Sistema de medida de velocidad en el eje. 4

Figura 2: Muestra el esquema lógico de la solución preferente. Las partes que se muestran en la figura son:

(3) Velocidad medida n. 5 (4) Velocidad nominal nn.

(5) Señal de salida de la etapa lógica, de valor positivo cuando (3) lt; (4) .

(6) Disparo del motor si el valor positivo se mantiene un tiempo predeterminado.

Figura 3 Muestra el esquema lógico de la solución simplificada. Las partes que se muestran 10 en la figura son:

(3) Velocidad medida n.

(4) Velocidad nominal nn.

(5) Disparo del motor cuando (3) lt; (4) .

Figura 4: Muestra el esquema lógico de la protección con desconexión cuando el interruptor del motor se encuentra abierto. Las partes que se muestran en la figura son:

(3) Velocidad medida n.

(4) Velocidad nominal nn.

(7) Velocidad de activación nact. 20 (8) Disparo del motor cuando (3) lt; (4) temporizado, y además, (3) gt; (7) .

(9) Estado del interruptor. En caso de encontrarse abierto el interruptor desconecta la protección.

Realización preferente de la invención El modo de realización que se ha considerado preferente para la invención consiste en incorporar al eje del motor de seguridad aumentada un elemento medidor de la velocidad. Se ha considerado que el modo de protección más adecuado para el elemento medidor de la velocidad es el modo de seguridad intrínseca, ya que se trata de un equipo capaz de operar con potencias lo suficientemente bajas como para no presentar ningún riesgo de explosión.

La protección deberá ser capaz de desconectar el motor cuando se detecte una caída de velocidad por debajo del valor especificado para la máquina. La medida de velocidad se 35 deberá llevar al CCM (centro de control de motores) correspondiente al motor, donde se efectuarán las comparaciones oportunas, y si procede disparará la protección y desconectará el motor abriendo el interruptor de la máquina. En el esquema lógico de la protección se compara la velocidad medida n con la velocidad nominal...

1. Método para la protección de motores asíncronos caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

-Medida de la velocidad en el eje.

-Comparación de la velocidad medida con la velocidad nominal.

-Desconexión del motor cuando la velocidad medida es menor a la velocidad nominal.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se desconecta el motor de manera instantánea cuando la velocidad es menor a la asignada.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se desconecta el motor de manera temporizada cuando la velocidad es menor a la asignada, es decir, cuando la velocidad es inferior a la asignada durante un tiempo mayor a un umbral ajustable.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se desconecta el motor de manera temporizada cuando la velocidad es menor a la asignada, es decir, cuando la velocidad es inferior a la asignada durante un tiempo mayor a un umbral ajustable.

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque está dotado de una lógica que inhibe la protección cuando el interruptor del motor se encuentre abierto.

6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende las siguientes partes:

-Dispositivo de medida de la velocidad del eje.

-Dispositivo que compara la velocidad del eje con la velocidad ajustada como valor límite y desconecta el motor en caso de que la velocidad medida sea menor a la velocidad ajustable.

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque inhibe la desconexión del motor en el arranque mediante una comparación temporizada.

Figura 1

(7)

(9)

(8)

(4)

Figura 4