Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током

Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для защиты электрообоурдования от перегрева током. Цель изобретения - увеличение точности контроля теплового режима путем моделирования процесса охлаждения. Датчик 1 тока преобразует ток, протекающий через защищаемое электрооборудование, в пропорциональное однополярное, сглаженное напряжение,которое поступает на вход квадратора 2. Далее этот сигнал преобразуется в аналогоцифровом преобразователе 3 в двоичный п-разрядный код, соответствующий установившейся температуре. Разрядность кода определяется требуемой с S точностью вычисления и диапазоном контролируемых температур перегрева. (Л Двоичный код,, соответсвующий вычисленной температуре, присутствует на

СО(ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)4 Н 02 Н 3/08

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3828963/24-07 (22) 10.11.84 (46) 30.11.86. Бюп. Н (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт (72) Г.М.Беляков, В.А.Веселов, P.Í.Ãðîáoâîé, Н.К.Златорунский, О.А.Кононов н В.В.Осипов (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 900356, кл. Н 02 Н 3/08, 1982.

Заявка Франции Р 2445051, кл . Н 02 Н 3/092, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ОТ ПЕРЕГРЕВА ТОКОМ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для защиты электрообоурдования от перегрева током. Цель изобретения — увеличение точности контроля теплового режима путем моделирования процесса охлаждения. Датчик

1 тока преобразует ток, протекающий через защищаемое электрооборудование, в пропорциональное однополярное, сглаженное напряжение, которое поступает на вход квадратора 2. Далее этот сигнал преобразуется в аналогоцифровом преобразователе 3 в двоичный и-разрядный код, соответствующий установившейся температуре, Pasрядность кода определяется требуемой точностью вычисления и диапазоном контролируемых температур перегрева.

Двоичный код,, соответсвующий вычисленной температуре, присутствует на

1274052

15

25 — ь (t)) выходах накапливающего сумматора 6.

Если в процессе работы устройства код на выходе накапливающего сумма- тора 6 превысит код предельного числа, то на выходе компаратора 12 появляется сигнал логической единицы.

Исполнительный орган 14 размыкает цепь электропитания контролируемого объекта. С этого момента устройство начинает моделировать процесс охлаждения электрооборудования, код на

Изобретение относится к электро технике и предназначено для защиты от перегрева электротоком элементов оборудования.

Цель изобретения — увеличение точности контроля теплового режима путем моделирования процесса охлаждения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 тока, квадратор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, дополнительный сумматор 4, формирователь 5 сигнала логической единицы, накапливающий сумматор 6, в состав которого входит, сумматор 7 и регистр 8 памяти, инвертор 9, формирователь 10 сигнала начальной установки регистра 8, генератор 11 тактовых импульсов, цифровой компаратор 12, задатчик 13 предельного числа, исполнительный орган 14.

Устройство работает следующим ,образом.

При включении напряжения питания формирователь 10 сигнала начальной установки вырабатывает импульс, который, приходя на вход начальной 30 установки регистра 8, устанавливает во всех разрядах регистра 8 логические нули, т.е, код, соответствующий температуре перегрева электрооборудования в начальный момент времени (О) = О. Формирователь 5 сигнала логической единицы вырабатывает и подает на вход переноса сумматора 4 постоянное напряжение, уровыходе накапливающего сумматора 6 меняется дискретно и приближается к значению, соответствующему отсутст» вию тока в контролируемом электрооборудовании. Таким образом, измене . ние содержимого накапливающего сумматора 6 моделирует процесс нагрева и охлаждения защищаемого электрооборудования при любых нагрузках, что позволяет учитывать предварительный нагрев электрооборудования. 1 ил. вень которого соответствует логической единице.

Задатчик 13 предельного числа подает на вход компаратора 12 код, соответствующий предельному значению температуры перегрева электрооборудования.

Формирователь 10 сигнала начальной установки может быть выполнен на основе RC-цепи, от постоянной времени которой зависит длительность импульса начальной уста новки . Формирователь 5 сигнала логической едини« цы может быть выполнен в виде резистора, подключенного к определенной шине питания, Задатчик 13 предельного числа может быть выполнен в виде набора перемычек или тумблеров, подключающих отдельные" разряды его выхода к соответствующему логическому уровню напряжения "О" или "1". С выхода генератора 11 тактовых импульсов на синхровход регистра 8 с периодом да поступают тактовые импульсы. В момент прихода очередного тактового импульса код с выхода сумматора 7, соответствующий вычисленной к этому моменту температуре перегрева электрооборудования, записывается в регистр 8.

Вычисление температуры перегрева электрооборудования осуществляется согласно следующему выражению (с + дс) = () + т 3 где (t) — температура перегрева электрооборудования, ! 274052

40 ь — установившаяся темп ера ту. ра перегрева

Т вЂ” тепловая постоянная времени электрооборудования.

Датчик 1 тока преобразует ток, протекающий через защищаемое электрооборудование, в пропорциональное току однополярное, сглаженное напряжение.

Датчик 1 тока может быть выполнен на резисторе или трансформаторе тока, включенном в контролируемую цепь, с последовательным присоединением выпрямителя и сглаживающего фильтра.

С выхода датчика 1 тока сигнал, 5 пропорциональный току, поступает на вход квадратора 2.

С выхода квадратора 2 сигнал, пропорциональный квадрату контролируемого тока, поступает на вход ана- 20 лого-цифрового преобразователя 3. В результате преобразования на выходе аналого-цифрового преобразователя 3 получается двоичный и-разрядный код, соответствующий установшейся температуре с . Разрядность и кода определяется требуемой точностью вычислений согласно (1) и диапазоном тем- ператур перегрева электрооборудования. Двоичный код, соответствую- 30 щий вычисленной температуре Г (t) перегрева электрооборудования для момента времени t, хранится в регистре 8 и присутствует в прямом и инверсном виде на его выхода, а 3S значит на выходах накапливающего сумматора 6.

Вычисление разности iiу — о (t) входящей в второе слагаемое выражения (1), производится на дополнительном сумматоре 4. На его первый вход с выхода аналого-цифрового преобразователя 3 приходит код, соответствующий установившейся температуре „ . На второй вход сумма- 45 тора 4 приходит код с инверсного выхода накапливающего сумматора 6.

Так как на вход сигнала переноса сумматора 4 подана логическая единица, то обратный код, пришедший 50 на второй вход сумматора 4, превращается в дополнительный, соответствующий температуре (t) перегрева со знаком минус".

В результате суммирования кода, соответствующего установившейся температуре (t), и кода, соответствующего отрицательному значению температуры перегрева — (t), на выходе сумматора 4 образуется код, соответствующий разности ь — < (t).

Установившаяся температура с и температура 7 (t) перегрева до момента времени t величины неотрицательные. Поэтому, если 7 > > (t), что соответствует режиму нагрева или теплового равновесия, то разность о (с) ь О а если . с, (С), что соответствует режиму охлаждения, то разность — ь (t) с О. В первом случае на выходе сумматора 4 образуется прямой код разности . л

3 — ь (t) ъ О, а сигнал переноса Р, 1. Во втором случае на выходе сумматора 4 образуется дополнительный код разности 7 — с (t) c О, а сигнал переноса Р< = О.

На сумматоре 4 всегда выполняется операция вычитания, т.е. суммируются коды, приходящие один всегда в прямом виде с выхода аналого-цифрового преобразователя 3, другой всегда в обратном виде с выхода накапливающего сумматора 6, знаковые разряды в этих кодах опущены. Для первого кода в этом разряде всегда присутствует логический ноль, а для второго кода — логическая единица, а на выходе сумматора 4 в знаковом разряде появляется ноль в случае, когда разность — c (t) > О и, наоборот, логическая единица, когда

С вЂ” с (t) c Q. В предлагаемом усройстве предложен вариант, когда все и разрядов п-разрядного сумматора 4 являются информационными, а знак .разности с — c(t) на выходе

2 сумматора 4 определяется по сигналу на выходе переноса P, . Для определения температуры перегрева электрооборудования в следующий момент времени t + g t выполнение операции суммироваеия согласно выражению (1) производится на сумматоре 7 накапливающего сумматора 6.

На его первый вход с выхода регистра 8 поступает прямой код, соответствующий температуре (г.) перегрева электрооборудования в момент времени . На первый вход сумматора 7 с выхода второго сумматора 4 приходит код, соответствующий разности л с (t) умноженной на коэффицнье ент — c< 1. Так как других ограничеТ ний на этот коэффициент нет, то для

5 1274052 удобства умножения в двоичной систе- р ме его величину можно выбрать из ря- и

Щ да 2, где m — достаточно большое P натуральное число, выбираемое из. ус- д ловия обеспечения требуемой точнос- 5 с ти работы устройства. Соотношение и

gt

-N и — 2 однозначно определяет периТ. п од следования тактовых импульсов с с выхода генератора 11 dt = 2 ° Т, 10 II где Т вЂ” тепловая постоянная времени электрооборудования. Умножение кода на число в двоичной системе произэ водится простым сдвигом двоичного в кода на m разрядов в сторону млад- и ших разрядов. Поэтому код, соответствующий разности температур 7 — т

3 ю — (t), с выхода сумматора 4 посту- р пает на второй вход сумматора 7 сме- н щенным на m разрядов в сторону 20 н младших разрядов кода. Для повышения точности вычисления температуры ч перегрева электрооборудования млад- и шие разряды кода, соответствующие р

Т л l 25 числу — — ((t), не отбрасыва15 ются, а поступают на дополнительные младшие m разрядов сумматора 7. Поэтому разрядность накапливающего сумматора 6 становится равной п + m, 30 где п — число разрядов аналого-цифрового преобразователя 3.

Для окончательного формирования кода на втором входе сумматора 7, после того, как на его младшие п раз- 35 рядов пришел код с выхода сумматора

4, используется сигнал на выходе переноса сумматора 4. Если код на выходе сумматора дополнительный, то сигнал с выхода переноса сумматора 40

4 через инвертор 9 устанавливает на m старших разрядах второго входа сумматора 7 логические единицы. Если код на выходе сумматора прямой, то на m старши разрядов второго 45 входа сумматора 7 устанавливаются логические нули.

Таким образом, на сумматоре 7 произвоцится суммирование кодов согласно выражению (1) . 50

На вход первого числа приходит прямой код, соответствующий всегда положительной температуре перегрева л

I, {t), а на вход второго числа приходит прямОЙ или дополнительный кОдР 55 соответствующий приращению или убыванию температуры перегрева за время

dt. В момент времени t + d t на синх6 овход регистра 8 приходит тактовый мпульс. Код, соответствующий темпеатуре перегрева электрооборудования ля момента времени t + 6 t, с выхода умматора 7 заносится в регистр 8 появляется на. его выходах. Прямой инверсный коды с выхода регистра 8 оступают на входы соответственно умматоров 7 и 4,цля вычисления тем- ературы перегрева электрооборудоваия для момента времени t + 2ht.

При изменении тока в цепи питания лектрооборудования код, соответстующий приращению или убыванию темературы перегрева за время Ь С, опеделяется кодом, соответствующим теекущему значению температуры перегева Т(t), и кодом, соответствующим овому значению с, определяемому

Овым значением тока.

Прямой код, соответствующий выисленной температуре (t + а С), оступающий на первый вход компаратоа 12 и сравнивается с кодом пределього числа, поступающим,на второй вход компаратора 12.

Если в процессе работы устройства код на выходе накапливающего сумматора 6 превышает код предельного числа, то на выходе компаратора 12 появляется сигнал логическая единица

Испольнительный орган 14, представляющий собой усилитель и реле, используя выходной сигнал компаратора 12, размыкает цепь электропитания контролируемого объекта.

С этого момента предлагаемое устройство начинает моделировать процесс охлаждения электрооборудования.

Код на выходе накапливающего сумматора 6 дискретно с периодом дс меняется и по экспоненте приближается к значению, соответствующему установившейся температуре = О, что стответствует отсутствию тока в контролируемом электрооборудовании.

Таким образом, изменение содержимого накапливающего сумматора 6 моделирует процесс нагрева и охлаждения защищаемого электрооборудования при любой нагрузке последнего, в том числе и при кратковременных перегрузках. Это позволяет учитыват

- „г в момент перегрузки предварительный нагрев электрооборудования током, меньше номинального, и тем самым повысить точность работы устройство защиты.

l 274052 формула изобретения

Составитель О.Муратов

Техред Л.Олейник Корректор В. Бутяга

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 6485/53 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током, содержащее датчик тока, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, задатчик предельного чис ла и последовательно соединенные накапливающий сумматор, компаратор и исполнительный орган, причем первый вход накапливающего сумматора соеди,нен с его же выходом, а его синхровход — с выходом генератора тактовых импульсов, второй, вход компаратора соединен с выходом эадатчика предельного числа, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности контроля теплового режима путем моделирования процесса охлаждения, в него введены квадратор, дополнительный сумматор, инвертор и формирователи сигнала логической единицы и начальной уста— новки, причем квадратор включен между выходом датчика тока и входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого прдключен к первому входу дополнительного сумматора, выход которого подключен к п младшим разрядам второго входа накапливающего сумматора, а старшие раэря10 ды этого входа объединены и через инвертор соединены с выходом сигнала переноса дополнительного сумматора, второй вход которого соединен с п старшими разрядами инверсного

15 выхода канапливающего сумматора, вход сигнала начальной установки которого соединен с выходом формирователя сигнала начальной установки, а вход сигнала переноса дополнитель20 ного сумматора — с выходом формирователя сигнала логической единицы.