1.本发明涉及一种用于控制高功率电动机的控制装置和方法，电动机优选为兆瓦(mw)量级，优选为但不仅仅是破碎或粉碎设备的电动机或能够与破碎或粉碎设备相关联。例如，电动机能够与破碎机装置相关联，破碎机装置能够用于例如破碎非常大且重的物体，诸如车辆的车身(可能已经被压实)、电动机、机械构件、家用电器或其他，因此要求非常高的粉碎力，以便获得废料，例如金属、铁质和非铁质，废料适合于然后被回收或收回以例如供给到熔化炉。本发明还可以应用于管理与其他设备或装备相关联的电动机，例如用于在不同处理中粉碎和破碎其他材料，诸如例如纸、塑料、惰性材料、木材、矿物或其他。
背景技术：2.尤其(但不仅仅是)在钢铁工业中，存在获得用于生产新产品的原材料的持续增加的问题以及尽可能多地回收来自不再使用的物体的材料的相关需要，例如来自丢弃物体的铁质材料，例如用于通过熔化炉生产钢，已知的是，使用设置有破碎或粉碎装置的破碎设备，也称为破碎机，用于破碎或粉碎甚至大且非常重的含铁物体，诸如例如车辆的车身、家用电器、机械构件、电动机等，可能已经通过在特殊压机中压紧来减小体积。
3.破碎设备首先提供的是，将废弃的物体粉碎及缩减体积成小块，然后将各种废料与加工中的废弃物分离，尤其通过将金属废料(铁质和非铁质两者)与其他废料分离，使得其随后可被指定用于新用途。
4.待处理的材料通常首先经历体积减小，然后通过合适的传送带直接进入破碎机装置的粉碎室。
5.最常见的破碎机装置通常包括旋转构件，称为研磨机，旋转构件基本由旋转滚筒(drum)组成，多个粉碎构件(称为锤)与旋转滚筒相关联并且配置成强烈地冲击待粉碎的物体。
6.通常，滚筒的旋转有利地被高标称功率(p)的单个电动机命令，例如高达10mw以上(约13,400hp)，电动机被制成以不同速度(ω)旋转，这取决于用于粉碎不同的待粉碎物体要获得的转矩(t)，基于众所周知的公式p＝t
·
ω。电动机(t)的工作温度还以直接成比例的方式对所传递的转矩具有直接影响。
7.此外，由于破碎机装置的生产率与连接至旋转滚筒的电动机的旋转速度(ω)成正比，显然的是，为了获得高生产率，存在使旋转滚筒因此使电动机以可行的最高旋转速度运转的趋势。
8.旋转滚筒具有大质量，使得一旦通过电动机使其旋转，由于飞轮效应，其通过惯性旋转，然后电动机本身仅向其供应功率输入，该功率输入是维持产生通过冲击使待粉碎的物体或材料粉碎所需的动能所必需的旋转速度所必需的。
9.从破碎机装置排出的粉碎的材料被收集在第二传送带上，在第二传送带例如通过空气流实施轻质成分的分离，随后进入配备有磁性装置的部分以便将含铁金属与非含铁材料分离以及与惰性和/或无菌材料分离。然后将每个成分收集在特定容器中以送到其他处
理，或存储。
10.电动机的电力供应通常由控制电路自动管理，以便优化设备的生产率。
11.然而，所述管理是相当复杂的，尤其是考虑到所涉及的相当大的力，这些力在破碎处理过程中是非常可变的，因为待处理材料的类型可以改变很多，它们的密度也可以改变。这需要供给的物体的不同硬度和尺寸，这对粉碎锤产生不同阻力，因此产生电动机经受的可变负载或旋转阻力，结果处理所需的功率随之波动。
12.负载的可变性与所供给的材料的可变性相关，使得破碎机装置从工作循环的观点来看基本不可预测，因此关于过程所需的电功率不可预测，其甚至会超过电动机本身的标称性能。
13.因此，在这些高功率瞬变期间，电动机从公共或私有电网产生电流吸收峰值，对网络本身随之带来干扰或损坏，甚至相当可观。
14.图1示意性地示出了由电动机传输到旋转滚筒的工作功率如何能够增大至多达由pmax表示的值，该值对应于与电动机的特性相关的固有限值，超过固有限值的话，电动机将损坏。在图1中，可注意到的是，与旋转滚筒相关联的电动机的旋转速度ω可相对于中间标称值增大(ω+)或减小(ω-)。
15.当粉碎锤击中体积更大的材料时，随着它们遇到的阻力更大，旋转滚筒的转数减小。
16.如果转矩未增大，则可用功率减小。这是不利的，因为粉碎锤可能不具有粉碎材料所需的能量，导致破碎机装置的生产率降低。
17.因此，为了避免生产率的降低，当粉碎锤遇到更硬或更大体积的材料时，也尝试增加所传递的转矩，从而在瞬变中从公共网络引起如上所述的电流吸收峰值。
18.然而，为了尝试传递由电动机供应的最大功率以保持高生产率，电动机本身以及运动传动机构两者都受到很大压力，迫使安装者使这些部件尺寸过大，结果导致成本增加。
19.为了试图限制这些效果，已知类型的破碎机装置采用保护系统，然而保护系统不能提供非常满意的结果。
20.一种已知的解决方案提供的是，使用油接头在电动机和研磨机之间传输动力，油接头制造方式为保护驱动器免受过载和阻尼扭转振动。
21.还已知另一种解决方案以试图减少由于不受控制的过载引起的损坏，其提供称为lrs(液体电阻起动器)类型的液体变阻器驱动器，其由用于电动机的电源系统组成，其中，电动机的转子被盐溶液包围，因此导电，电极设置在其中；电极在液体中的浸没水平可以选择性地调整以便增大或减小定子与转子之间的电导率，以便能够改变研磨机从电动机所需的功率。通过使用电流互感器进行调节是可行的，该电流互感器检测对更大吸收的需要，因此允许导电盐溶液内部的电极的高度变化。
22.该已知系统允许部分衰减不受控制的吸收峰值，从而保护电动机(在热量中损失8％-9％的功率)。然而，从随时间(2-3秒)的响应速度的观点来看，该干预能力是有限的，在任何情况下不会防止能量的浪费，这引起“液体起动器”中的功率耗散。
23.在任何情况下，通过该已知的解决方案，功率峰值的现象没有完全消除，因此仍有必要使电动机超尺寸：例如，为了正确地工作而没有被高功率峰值毁坏的过度风险，具有3,700kw(约5,000hp)标称功率的电动机被强制不超过上述标称功率的65％-70％，因此该电
动机可以平均在约2,500kw(约3,350hp)下工作。
24.该解决方案不是非常有效的，因为不可能完全利用发动机的功率，因此也不可能将所有可用的能量传递给锤以粉碎材料，因此大大限制了设备的性能和总体生产率。
25.文件us1047642b1描述了一种用于开关磁阻电动机的控制系统，其能够在多个运行模式之间选择以便基于电动机速度、瞬态速度、电动机的功率来控制由逆变器供应至电动机的电流，所述运行模式包括电流调节模式、单脉冲模式以及连续导通模式。尤其，us1047642b1中描述的解决方案提供了将电动机速度与第一阈值进行比较，以确定是用电流调节运行模式还是用单脉冲运行模式控制电动机，如果电动机速度超过标称阈值，则提供的是，通过使电动机在去通量区中运转(即，通过减小电动机的磁通量)来保持功率稳定。该运行模式允许大大增加速度，但需要增加电流来补偿通量的减小，这会导致不希望的功率峰值。该解决方案不允许使电动机的使用和效率最大化。
26.已知的解决方案还具有严格取决于可供使用的网络和电流的缺点，因此在电流受限的地区或国家，有必要降低电动机的标称功率。
技术实现要素：27.本发明的目的是提供一种控制装置和相关联的方法以控制高功率电动机，所述电动机优选为兆瓦(mw)量级，优选是但不仅是破碎或粉碎设备的电动机，或能够与破碎或粉碎设备相关联，所述控制装置和相关联的方法能够允许电动机在任何情况下传递电动机可用的最大能量。
28.尤其，一个目的是提供一种控制装置和方法，其允许电动机在其标称功率下使用，而不存在具有与负载变化相关联的功率峰值的风险，该风险会导致严重问题和/或对向电动机供应电流的网络造成损坏。
29.本发明的另一目的是提供一种用于控制高功率电动机的控制装置和相关联的方法，允许获得电动机的转子的、因此与其相关联的旋转构件的高旋转速度，这提供了与所传递的功率和施加到旋转构件本身的转矩相关的破碎设备的高生产率。
30.本发明的又一目的是提供一种允许最大化所施加的转矩的控制方法和装置。
31.另一目的是提供一种控制方法和装置，两者均能够应用在现有的破碎设备中，以便通过完全利用电动机的标称功率来改进它们的性能及提高总效率，还可应用于新构建的设备中，从而允许根据要求对电动机本身进行正确尺寸设置，还与可供使用的电能相关。
32.申请人已经设计、测试和实施了本发明以克服现有技术的缺点并且获得这些和其他目的和优点。
33.在独立权利要求中阐述并表征本发明。从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变型。
34.根据以上目的，一种用于控制高功率电动机的控制装置，所述电动机优选为兆瓦量级，优选为破碎装置的电动机或者与所述破碎装置相关联，所述破碎装置优选用于破碎非常大且重的物体以及设置有与所述电动机的转子连接的旋转破碎器件，所述控制装置包括：电力供应器件，其与所述电动机相关联以用电压和电流选择性地为其供电，使得所述电动机能够在选择温度下运行，供应上述功率，以适当旋转速度旋转，以及向所述旋转破碎器件施加用于破碎所述物体所需的确定转矩；以及控制电路，其连接至上述电力供应器件，以
及配置为控制所述电动机，使得其选择性地在上述温度下运行，供应上述功率，以上述旋转速度旋转，以及向上述旋转破碎器件施加所述转矩。
35.根据本发明的特性方案，上述的控制电路包括选择器件，其配置为选择上述电压和电流的供应，使得所述电动机能够在以下三个运行模式中的任一模式下选择性地运行：第一运行模式，具有稳定的旋转速度，且功率限制在选择值；第二运行模式，具有稳定的功率，且转矩限制在大于或等于标称转矩值的选择值；第三运行模式，具有稳定的转矩，且所处的所述电动机的温度限制在选择值。
36.根据一些实施例，所述控制电路配置为选择与破碎装置的负载类型相关的上述电压和电流的供应，以便使电动机返回以稳定功率的第二运行模式下运行或维持电动机在第二运行模式下运行。
37.根据一些实施例，在所述第二运行模式中，所述电动机以基本等于其在所述第一运行模式中具有的标称磁场通量值的标称磁场通量值运行。换言之，所述电动机的磁通量始终保持在标称值附近，不随着速度增加而减小。
38.根据本发明的一些实施例，所述选择器件包括反相电路或逆变器。
39.根据本发明的其他实施例，所述逆变器可以包括多个晶闸管。
40.将电动机的运转与选择器件适配的可能性允许增加和减小电流，以便依据运行要求来增加和减小锤的速度和/或转矩，以便确保将最大可用能量传递至废料。事实上，由于逆变器装置，能够获得动态运转过程，该过程能够实时适应待粉碎的负载的类型/量以及适应电网的要求。
41.根据本发明的一些实施例，所述电动机由中压(mv)电功率供应器件电气地供电，在后者和所述电动机之间插入电力变压器，所述电力变压器配置为将电压从中间(mv)转换为中低压(lv)以及连接至所述控制电路。
42.根据一些实施例，所述电动机设置有适合检测一个或多个运转参数的一个或多个检测装置，所述运转参数选自旋转速度、转矩、吸收电流和温度。
43.根据本发明的其他实施例，所述控制电路还包括可编程电子控制单元，其配置为也基于从所述电动机的检测装置达到其的反馈信号，命令所述电动机处于所述三个运行模式之一。
44.根据本发明的一些实施例，在所述第一运行模式，所述电动机吸收的功率达到设定最大功率水平，优选在所述电动机的标称功率的105％至115％之间，例如110％。
45.根据本发明的一些实施例，在所述第三运行模式，与所述电动机的最大运行温度对应的最大转矩设定为优选在标称值的140％至160％之间的值，例如150％的值。
46.本发明还涉及一种用于通过控制装置控制高功率电动机的控制方法，所述电动机优选为兆瓦(mw)量级，优选为破碎装置的电动机或者与所述破碎装置相关联，所述破碎装置优选用于破碎非常大且重的物体以及设置有与所述电动机的转子连接的旋转破碎器件，所述控制装置包括：电力供应器件，其与所述电动机相关联以用电压和电流选择性地为其供电，使得所述电动机能够在选择温度下运行，供应所述功率，以适当旋转速度旋转，以及向所述旋转破碎器件施加用于破碎所述物体所需的确定转矩；以及控制电路，其连接至所述电力供应器件，以及配置为控制所述电动机，使得其选择性地在上述温度下运行，供应上述功率，以上述旋转速度旋转，以及向上述旋转破碎器件施加所述转矩。
47.根据本发明的方法包括至少第一步骤，其中所述控制电路控制所述电动机使得其至少在第一运行模式运行，第一运行模式下，具有稳定的旋转速度，且功率限制于设定最大功率值。
48.根据一些实施例，在达到所述最大功率值时，所述方法提供的是选择所述电压和所述电流的供应，使得所述电动机能够选择性地在以下至少一个模式下运行：第二运行模式，控制为稳定功率，且转矩限制在大于或等于标称转矩值的选择值；或第三运行模式，控制为稳定的转矩，且所述电动机的温度限制在选择值。
49.三个运行模式能够在每种情况下根据待粉碎的废料的类型和量、和/或在供电网络中可用的电能的限制来选择，以便在功率、速度和转矩方面修改电动机的运转参数，以便始终将最大可用能量传递至废料。
50.尤其，能够通过将电动机设定为稳定参数使电动机大部分时间在标称功率下或甚至在高于标称功率的值下运转，以及相应地调节速度和转矩，以便由于利用了电动机的全部可用功率的事实而获得设备效率的增加，还获得最大可用能量的传递。
51.该解决方案允许在每个时刻使传递至待破碎的废料的能量最大化，从而有效地利用电动机在其热容量极限处的潜能，而不损害其正确运转。
52.根据本发明的一些实施例，该方法提供的是，在每个运行模式下使所述电动机基本始终以基本等于标称通量值的稳定磁场通量值来运行。
53.根据一些实施例，该方法提供的是，至少在第二运行模式以及可以在第三运行模式，使电动机运行在可变负载和稳定功率下，但转矩过载，也即，设定最大转矩值高于标称转矩值，优选在标称值的140％和160％之间，例如150％。
54.根据其他实施例，根据本发明的方法提供的是，调节所述电动机的电压和电流的供应，使得所述电动机保持在所述第二运行模式或返回所述第二运行模式。
55.最大转矩值可以依据所述电动机可以达到的最大温度来设定。
56.根据本发明的方法可以提供的是，保持连续监测所述电动机的温度值，以便适当地调节供应至所述电动机的电压值和电流值。此外，该解决方案由于允许实时控制电动机的运转，尤其转矩和速度，所以允许甚至在废料容纳室过载的情况下也能工作，以便还利用废料本身之间的能量传递。
57.如果应用于现有设备，则控制装置和方法允许显著提高设备的总体效率，而在新建设备的情况下，它们允许基于实际需要来对电动机设置尺寸，不再必须补偿任何功率峰值。
附图说明
58.参照附图，本发明的这些和其他方面、特征和优点将从作为实例给出的一个实施例的以下描述中变得明显，该实施例不限制保护的领域和范围，在附图中：
59.图1示意性地示出电动机的转子的旋转速度(ω)和转子的功率(p)、转矩(t)和温度(t)参数之间的关系的已知图表，如之前可见的；
60.图2是根据本发明的与破碎设备相关联的控制电路的框图；
61.图3是简要表示图2的破碎设备中使用的电动机的转子的旋转速度(ω)相对于根据三种模式a、b和c的转子的对应功率(p)、转矩(t)和温度(t
°
)参数的趋势的曲线图，三种
模式用于分别以稳定旋转速度(ω)、稳定功率(p)和稳定转矩(t)控制根据本发明的电动机；
62.图4是简要表示用于控制图3的电动机的三个运行模式(第一a、第二b和第三c)中以下三个参数随时间(t)的趋势的例子的曲线图：以每分钟转数(rpm)为单位的旋转速度(ω)(上面的虚线曲线)；功率(p)(下面的虚点曲线)，作为电动机的标称功率的百分比；转矩(t)(中央的实线曲线)，也作为该电动机的标称转矩的百分比；
63.图5是图2的控制电路的示意图；
64.图6是表示与根据现有技术控制的功率(上面的灰色曲线)相比，由根据本发明的控制电路控制的电动机供应的功率(p)随时间(t)的趋势(具有实黑线的下面的曲线)的曲线图。
具体实施方式
65.现在将详细参考在附图中示出的本发明的可行实施例。这些实例以说明本发明的方式提供，不应被理解为对本发明的限制。
66.在描述这些实施例之前，我们还必须阐明的是，本说明书在其应用中不限于使用附图在以下描述中描述的部件的构造和布置的细节。本说明书可提供其他实施例，可以不同其他方式获得或实施。我们还必须阐明的是，在此使用的措辞和术语仅是出于描述的目的，不能认为是限制性的。
67.参考图2，根据本发明的控制装置10示出为与已知类型的破碎设备11相关联，破碎设备11具有电动机12，电动机12的转子例如通过延伸件连接至旋转滚筒或研磨机13，旋转滚筒或研磨机设置有已知类型的粉碎锤，在附图中未示出。
68.旋转滚筒13在上游与用于引入待破碎的物体或材料的装置14相关联，在下游与用于收集所破碎的块的装置15相关联。
69.破碎设备11连接至已知类型的电力供应器件16上，电力供应器件16例如由中压(mv)电网组成，能够以高达约10-15mw的功率(p)指示性地供应11kv到20kv的电压。
70.在电力供应器件16与电动机12之间插入mv/lv电力变压器17，其配置为将电压从中压(mv)转换成低压(lv)，在此给出的实例中指示性地，转换为约300v至700v之间的值，具有约3-3.5mw的功率。
71.控制装置10包括控制电路20，控制电路20连接至电力变压器17并且设置有选择器件21，选择器件21由可编程电子控制单元22(例如plc)控制，还基于来自电动机12的至少指示转矩t、功率p和旋转速度ω的适当反馈信号进行控制。
72.根据一些实施例，可编程控制单元22可以接收由与电动机12相关联的一个或多个检测装置25实时检测和/或监测的反馈信号。根据一些实施方式，检测装置25可以包括适于检测转矩、旋转速度、吸收电流或电动机温度中一个或多个的传感器。
73.检测装置25尤其至少包括温度传感器，其适于检测电动机12的温度并且将检测值发送到控制电路20和/或可编程电子控制单元22。
74.选择器件21包括例如逆变电路或逆变器23，逆变电路或逆变器进而优选包括多个晶闸管24(图2和图5)。
75.控制电路20配置为由于逆变器23和可编程电子控制单元22而主动管理电动机12
的控制参数(功率p、转矩t、旋转速度ω)。所有这些都以动态的方式，在永久热状态下能够供应的最大转矩的百分比方面，充分利用电动机12的潜能。
76.尤其，控制电路20能够将电动机12与电力供应器件16(即，与电网)分离，以便能够控制逆变器23的出口处的电流并且以受控的方式给电动机12供电，从而防止运动传送机构上的应力和电网本身的干扰。
77.尤其，控制装置10允许在三个不同控制运行模式下运行。
78.第一运行模式a基本提供处于稳定旋转速度ω的控制，对功率p有限制。
79.在第一运行模式a，旋转速度ω是控制参数并且保持稳定。因此，其值通过自动化在数值上固定，可以选择性地设定以试图实现最大生产率，因为旋转速度ω与破碎装置11的生产率成正比。
80.对于基于公式p＝t
·
ω的高旋转速度ω的设定值，转矩t和功率p也增大，直到设定功率限值pmax，设定功率限值是为了不损坏电动机12而不能超过的限值。
81.电动机12吸收的功率p达到设定最大功率水平pmax，其优选在电动机12的标称功率p的105％至115％之间，例如110％，这对应于图3中的点a。超过该限值，电动机12将被损坏。事实上，如在现有技术中的，仅在电动机的尺寸过大的情况下可能超过该限值。然而，本发明不提供这种过大尺寸，而是提供以自动和编程的方式转移至随后的第二运行模式b。
82.第二运行模式b基本提供处于稳定功率p的控制，且对转矩t有限制。
83.在第二运行模式b，功率p是控制参数并且保持稳定，使得转矩t和旋转速度ω可变，转矩t增大，旋转速度ω减小，以保持功率p稳定。
84.尤其，在第二运行模式b，功率p基本保持稳定在设定最大功率值pmax，或者在任何情况下都保持在低于此的值。
85.通过增加电流吸收而增加转矩t。根据公式i2t，更高的电流导致通过电动机12的比能量的增加，其中，“i”是短路电流的有效值(以安培计)，“t”是电流的持续时间，电动机12的温度t
°
随之增加。
86.因此，有利地，测量电动机12的温度t
°
，将其值发送至控制电路20，以便在其热容量限制下充分利用电动机12的潜能，从而不损害其正确运转。
87.因此，通过将功率p保持在设定最大值pmax以下或最多等于设定最大值pmax，可以根据电动机12的温度t
°
，将由电动机12传递至旋转滚筒13的转矩增加至最大转矩水平t，最大转矩水平t被设定为对应于电动机12在不被损坏的情况下能够达到的最大温度t
°
max，根据其构建的特征。
88.在稳定功率(图3的中央区域)的该第二运行模式b中，获得以下优点：
[0089]-生产率增加25％-30％；
[0090]-在电力供应器件16侧，没有出现电流吸收峰；
[0091]-在旋转滚筒13侧传递最大能量；
[0092]-电动机12不受到热应力。
[0093]
此外，通过控制电路20和逆变器23，还可以控制馈送辊的接通和断开，馈送辊将废料馈送至破碎装置，以及它们的速度，使得将发动机功率保持稳定在固定值并且将最大可行能量传递至废料。
[0094]
根据一些实施例，具有稳定功率限制的第二运行模式b允许也根据可用电能来适
应性调整电动机12的运转。事实上，在等于标称功率的120％的限值不能被设定，而必须将其限制到80％的情况下，在第二运行模式b，将仍可以使电动机12以在标称转矩的100％至150％之间可变的转矩t工作，而不管功率如何。
[0095]
第三运行模式c提供了基本处于稳定转矩t的控制，且对电动机12的温度t
°
有限制。
[0096]
当达到与电动机12可以安全达到的最大温度t
°
max对应的最大可传输转矩t时，转矩t变成保持稳定的控制参数，从而允许旋转速度ω和功率p变化(尤其减小)的可能性。
[0097]
电动机12在该条件下可工作的时间量取决于转矩t相对于标称值的使用百分比，以及取决于电动机12自身的影响其温度状态的先前运转历史。
[0098]
当达到转矩t限值并且根据温度t
°
执行控制时，控制方法随后提供的是限制对电动机12的电力供应。
[0099]
根据一些实施例，可以提供的是，期间执行第三运行模式下的运行的一定时间间隔之后，供应至电动机12的供应电流减小，使得转矩t、旋转速度ω和功率p的运行参数回到第二运行模式b中提供的值内(见图3中的图表)。
[0100]
尤其，与已知解决方案中通常发生的不同，根据本发明的方法提供的是，初始地以速度控制进行工作，以便将功率增大至最大值pmax，随后通过逐渐增加转矩t直至设定限值来转移到处于稳定功率下的控制，该稳定功率设定在值pmax。
[0101]
根据一些实施例，可以调节供应至电动机的电压和电流值，使得电动机12保持在第二运行模式。
[0102]
图4的曲线图示出了在破碎过程期间在三个运行模式a、b和c下对运转的破碎设备11上的三个控制参数即功率p、转矩t和旋转速度ω的真实记录。
[0103]
尤其，图4的曲线图在顶部(上面的虚线曲线)示出了以每分钟转数(rpm)为单位的旋转速度ω的趋势，在中央部分以实线表示转矩t为百分比，在底部还以虚点划线表示功率p为相对于电动机12的标称功率的百分比。
[0104]
迄今描述的控制装置10的运转(其也对应于根据本发明的控制方法)提供了第一步骤，其中控制电路20根据第一运行模式a控制电动机12，因此，旋转速度ω被设定为增加，直到达到最大功率阈值(图3中的pmax)。
[0105]
在达到该阈值后，控制电路20转移到采用第二运行模式b的第二步骤，因此功率p保持在固定值，例如最大功率值pmax，优选标称功率p的105％至115％之间，例如110％。
[0106]
第二运行模式b允许充分利用电动机12的功率，使得如图4中可见，下面的点划线从不超过110％的该阈值，并且保持基本稳定，与已知的解决方案相比，大大提高了所使用的功率的平均值，直到其几乎达到标称值。
[0107]
如前所述，在第二运行模式b，随着传递的转矩t增加，电动机12的温度t
°
也增加，直到达到在相同电动机12的最大工作温度(图3中的t
°
max)下可传递的最大转矩t。
[0108]
根据一些实施例，在第二运行模式b，电动机12始终以基本等于标称通量值的稳定磁通量值工作。
[0109]
当达到最高工作温度时，控制电路20进入第三步骤，其中采用第三工作模式c。
[0110]
根据一些实施例，第二运行模式b和第三运行模式c中的转矩值t大于或等于标称转矩值。
[0111]
在图4的曲线图中，与电动机12的最大工作温度(t
°
max)对应的最大转矩t被设定为优选在标称值的140％至160％之间的值，例如150％。
[0112]
当通过引入装置14加载入旋转滚筒13(图2)的待破碎材料的类型使得其允许下降到控制电路20设定的转矩t限值以下时，可以返回第二运行模式b的工作范围，这是应该使得机器工作的理想模式，因为它是电动机12在不施加努力的情况下供给最大功率p的区域，但是还能够获得最高的生产率。该运行模式在点a和点c之间变化，点a对应于电动机12的最大旋转速度ω以及因此旋转滚筒13的最大旋转速度ω和较低转矩t，点c对应于相同功率p下的最大转矩t和最小旋转速度ω。
[0113]
为了从第三运行模式c切换到第二运行模式b，可以通过逆变器23起作用以减少供应的电流。
[0114]
根据一些实施例，根据本发明的方法提供的是，使电动机12在每个运行模式a、b、c中以基本等于标称通量值的稳定磁场通量值工作。
[0115]
图6的曲线图表示由控制电路20控制的电动机12在时间(t)内供给的功率p的趋势(下面的实线曲线)与由根据现有技术的电动机在时间(t)内供给的功率p的趋势(上面的虚线曲线)之间的比较研究的结果，前者功率p被限制在最大值4mw并且没有异常功率峰值，在后种情况下可以看出存在两个不受控制的功率峰值，其中最高的那个值为7.2mw。
[0116]
从图6的曲线图中可以看出，对比在现有技术的情况下需要提供标称功率大于7.2mw的超大尺寸的电动机，受益于本发明，在相同性能下可以使用标称功率等于甚至低于4mw的电动机，结果是节省了生产和消耗成本。
[0117]
此外，与现有技术几秒钟(2秒到3秒)的时间相比，例如使用已知的lrs，利用根据本发明的控制装置10，控制电路20对电动机12所承受的负载变化的反应基本是即时的，为几毫秒的量级。
[0118]
显然，在不脱离由权利要求限定的本发明的领域和范围的情况下，可以对如前所述的控制装置10和方法进行修改和/或添加部件或步骤。
[0119]
还清楚的是，尽管已经参考一些具体示例描述了本发明，但是本领域技术人员当然能够实现用于控制高功率电动机的装置10和方法的许多其他等效形式，电动机优选为兆瓦(mw)量级，优选为破碎或压碎设备的电动机，具有如权利要求中所述的特征，因此均在由此定义的保护范围内。
[0120]
在以下权利要求中，括号中的参考标记的唯一目的是便于阅读：它们不应被视为对特定权利要求中要求保护的范围的限制因素。
技术特征：1.一种用于控制高功率(p)电动机(12)的控制装置(10)，所述电动机优选为兆瓦(mw)量级，优选为破碎装置(11)的电动机或者与所述破碎装置(11)相关联，所述破碎装置(11)优选用于破碎非常大且重的物体以及设置有与所述电动机(12)的转子连接的旋转破碎器件(13)，所述控制装置包括：电力供应器件(16)，其与所述电动机(12)相关联以用电压(v)和电流(i)选择性地为其供电，使得所述电动机(12)在选择温度(t
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)下运行，供应所述功率(p)，以选择旋转速度(ω)旋转，以及向所述旋转破碎器件(13)施加用于破碎所述物体所需的确定转矩(t)；以及控制电路(20)，其连接至所述电力供应器件(16)，以及配置为控制所述电动机(12)，使得其选择性地在所述温度(t
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)下运行，供应所述功率(p)，以所述旋转速度(ω)旋转，以及向所述旋转破碎器件(13)施加所述转矩(t)，其特征在于，所述控制电路(20)包括选择器件(21)，其配置为选择所述电压(v)和所述电流(i)的供应，使得所述电动机(12)能够在以下三个运行模式中的任一模式下选择性地运行：第一运行模式(a)，具有稳定的旋转速度(ω)，且功率(p)限制在选择值；第二运行模式(b)，具有稳定的功率(p)，且转矩(t)限制在大于或等于标称转矩值的选择值；第三运行模式(c)，具有稳定的转矩(t)，且所处的所述电动机(12)的温度(t
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)限制在选择值。2.根据权利要求1所述的控制装置(10)，其特征在于，所述选择器件(21)包括逆变电路或逆变器(23)。3.根据权利要求2所述的控制装置(10)，其特征在于，所述逆变器(23)包括多个晶闸管(24)。4.根据前述任一权利要求所述的控制装置(10)，其特征在于，所述电动机(12)由中压(mv)的电力供应器件(16)电气地供电，在所述电力供应器件(16)和所述电动机(12)之间插入电力变压器(17)，所述电力变压器(17)配置为将电压从中压(mv)转换为低压(lv)以及连接至所述控制电路(20)。5.根据前述任一权利要求所述的控制装置(10)，其特征在于，所述控制电路(20)还包括可编程电子控制单元(22)，其配置为也基于从所述电动机(12)达到其的反馈信号，命令所述电动机(12)处于所述三个运行模式之一。6.根据权利要求5所述的控制装置(10)，其特征在于，所述可编程电子控制单元(22)连接至与所述电动机(12)相关联的检测装置(25)以及接收来自所述检测装置(25)的所述反馈信号，以及包括适于检测转矩、旋转速度、吸收电流或电动机温度中的一个或多个的传感器。7.根据前述任一权利要求所述的控制装置(10)，其特征在于，在所述第一运行模式(a)，所述电动机(12)吸收的功率(p)达到设定最大功率水平，优选在所述电动机(12)的标称功率(p)的105％至115％之间。8.根据前述任一权利要求所述的控制装置(10)，其特征在于，在所述第三运行模式(c)，与所述电动机(12)的最大运行温度(t
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max)对应的最大转矩(t)设定为优选在标称值的140％至160％之间的值。9.一种用于通过控制装置(10)控制高功率(p)电动机(12)的控制方法，所述电动机优选为兆瓦(mw)量级，优选为破碎装置(11)的电动机或者与所述破碎装置(11)相关联，所述破碎装置(11)优选用于破碎非常大且重的物体以及设置有与所述电动机(12)的转子连接的旋转破碎器件(13)，所述控制装置包括：电力供应器件(16)，其与所述电动机(12)相关联
以用电压(v)和电流(i)选择性地为其供电，使得所述电动机(12)在选择温度(t
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)下运行，供应所述功率(p)，以选择旋转速度(ω)旋转，以及向所述旋转破碎器件(13)施加用于破碎所述物体所需的确定转矩(t)；以及控制电路(20)，其连接至所述电力供应器件(16)，以及配置为控制所述电动机(12)，使得其选择性地在所述温度(t
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)下运行，供应所述功率(p)，以所述旋转速度(ω)旋转，以及向所述旋转破碎器件(13)施加所述转矩(t)，其特征在于，其包括至少第一步骤，其中，所述控制电路(20)控制所述电动机(12)使得其至少在第一运行模式(a)运行，具有稳定的旋转速度(ω)，且功率(p)限制于设定最大功率值(pmax)，在达到所述最大功率值(pmax)后，所述控制方法提供的是选择所述电压(v)和所述电流(i)的供应，使得所述电动机(12)能够选择性地在以下至少一个模式下运行：第二运行模式(b)，控制为稳定功率(p)，且转矩(t)限制在大于或等于标称转矩值的选择值；或第三运行模式(c)，控制为稳定的转矩(t)，且所述电动机(12)的温度(t
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)限制在选择值。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述第二运行模式(b)，其提供的是，通过增加所述电动机(12)吸收的电流(i)来增加施加到所述电动机(12)的转矩(t)。11.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，在达到所述最大功率值(pmax)后，其提供的是，选择所述第二运行模式(b)并且维持所述第二运行模式(b)，直到所述电动机(12)的转矩(t)达到与预定可达最大温度(t
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max)对应的最大可传递转矩(t)值。12.根据权利要求9至11中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述第三运行模式(c)，其提供的是，维持所述转矩(t)稳定，并且减少所述旋转速度(ω)和所述功率(p)。13.根据前述权利要求9至12中任一项所述的控制方法，其特征在于，其提供的是，以所述第一运行模式(a)控制所述电动机(12)，直到所述电动机(12)吸收的功率(p)达到在所述电动机(12)的标称功率(p)的105％至115％之间的设定最大功率水平(pmax)。14.根据前述权利要求9至13中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述第三运行模式(c)，与所述电动机(12)的最大运行温度(t
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max)对应的最大转矩(t)设定为在所述转矩的标称值的140％至160％之间的值。15.根据前述权利要求9至14中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述第三运行模式(c)中达到与所述选择温度(t
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)值相关的转矩(t)限值时，或当第三运行模式(c)已经保持运行预定时间段时，其提供的是，减少供应到所述电动机(12)的电功率，使得所述电动机(12)返回在所述第二运行模式(b)下运转。16.根据前述权利要求9至14中任一项所述的控制方法，其特征在于，其提供的是，在各个所述运行模式(a、b、c)下使所述电动机(12)以基本等于标称通量值的稳定磁场通量值工作。17.根据前述权利要求9至16中任一项所述的控制方法，其特征在于，其提供的是，基本连续地检测所述电动机(12)的温度，以及每次将检测值发送到所述控制电路(20)，以便适当地调节所述电压和所述电流使得在其热容量的极限下充分利用所述电动机(12)的潜能，而不损害其正确运转。
技术总结控制高功率(P)电动机(12)的控制装置(10)和相应方法，所述电动机优选为兆瓦(MW)量级，优选为破碎装置(11)的电动机或者与所述破碎装置(11)相关联，所述破碎装置(11)优选用于破碎非常大且重的物体以及设置有与所述电动机(12)的转子连接的旋转破碎器件(13)。控制电路(20)配置为控制电动机(12)，使得其能够在不同运行模式中选择性地运行。运行模式中选择性地运行。运行模式中选择性地运行。
技术研发人员：亚历山德罗
受保护的技术使用者：达涅利自动化有限公司
技术研发日：2021.03.10
技术公布日：2022/11/1
