Устройство для тепловой защиты электродвигателя

Устройство для тепловой защиты электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетскик

Социалистических

Республик

<"и 67551 7 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено0604.77 (21) 2473518/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

Н 02 Н 5/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Н 02 Н 7/08

Опубликовано .250779. Бюллетень йо 27 (53) УЛК 6» ° »6.925 (088.8) Дата опубликования описания 260779

В.л. савченко, В.и. скувеннков, В.В; паРф аф 1 :,:;СЭ1 l).I и Ю.Ф. Першин (72) Авторы изобретения

Карагандинский филиал Особого конструкторского бюро (71) Заявитель

Всесоюзного научно-исследовательского института автоматизации черной металлургии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к схемам защиты электрических двигателей, реагирующим на ток перегрузки, и может быть использовано в металлургическом производстве, например в системе авто- матического регулирования толщины полосы, прокатываемой в прокатном стане для тепловой защиты электродвигателей нажимных винтов.

Известно устройство для тепловой . защиты электродвигателей, которое содержит аналоговую схему, выполненную .из резистора и конденсатора. Устройство также содержит цепь нагрузки, за- f5 ряжающей конденсатор со скоростью, зависящей от тока, потребляемого электромашиной, термистор, размещенный в обмотке электромашины, схему для измерения температуры, детектор 20 температуры, детектор уровня, отклю- . чающий электромашину, если напряжение на выходе схемы для измерения температуры превыаает заданную величину, в котором моделируется тепловая цепь защищаемой электрической машины и сравнивается напряжение на выхода модели с заданной величиной. При превышении напряжения на выходе моделирующего устройетва над заданным устрой2 ство защиты откпечает электродвигатель (1l .

Недостаткои этого устройства является неизбежность прерывания процесса для отключения -электродвигателя с целью его охлаждения, Известно устройство, содержащее рассеивакияие тепловые средства, соединенные с нагрузкой, и тиристор. Два главных электрода тиристора соединены последовательно с нагрузкой, Последовательное соединеййе резистора и кон» денсатора образует цепь, включенную параллельно главным электродам тиристора, параллельнО цепи" включен термистор.с отрицатйльнйй те1ипературным коэффициентом. Точка между резистором и конденсаторбй соединена С управляю» щнм электродом тйристора, Тиристор устанавливают в непосредственной близости от рассеивающей тепло среды (2l .

Недостатком этого устройства также является то,что зенита от перегрузки двигателя основана на отключении двигателя с целью охлаждения, что прерывает технологический процесс, в которбм действует этот двигатель, Известно также устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее датчик тока якоря двигателя, ователь и первый интегратор, задатчик аксимальйо допустимого нагрева и первый элемент сравнения, дополнительно введены второй элемент сравнения, два блока деления, блок умножения, задатчик коэффициента перегрузочной способности по току, задатчик эоны нечувствительности, залатчик постоянной величины и регулятор положения исполнительного механизма, при этом задатчик максимального нагрева выполнен в виде последовательно соединенных задатчика квадрата номинального тока и второго интегратора, выход которого является выходом упомянутого задатчика, причем выход упомянутого первого интегратора соединен с одним из входов первого блока деления, второй вход которого подключен к выходу второго интегратора, а выход первого блока деления соединен с первым входом первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика коэффициента перегрузочной способности, а выход последнего соединен также с одним из входов второго элемента сравнения, ко второму входу которого подключен выход задатчика, постоянной величины, при этом каждый из выходов обоих элементов сравнения подключен ко входам второго блока деления, а выход последнего соединен с первым входом блока умножения, ко второму входу которого подключен выход задатчика эоны нечувствительности, причем выход блока умножения подключен ко входу регулятора положения исполнительного механизма.

На чертеже показана структурная схема предложенного устройства. устройство для тепловой защиты электрбдэй аТеля состоит из датчика тока 1 якоря двигателя, квадратичного преобразователя 2, вход которого соединен с выходом датчика тока 1, интегратора 3, вход которого соединен с выходом квадратичного преобразователя 2, а выхбд — с первЫм блоком деления 4, к второму входу которого подсоедийен выход задатчика 5 максимально допустимого нагрева, состоящего из, последовательно соединенных задатчиков квадрата номинального тока б и интегратора 7, выход которого является выходом задатчика 5 максимально допустимого нагрева, С выхода блока деления 4 сигнал поступает на вход первого элемента сравнения 8, к второму его входу подключен выход первого .задатчика 9 коэффицйента перегрузочной способности двигателя, Этот же выход задатчика 9 под.ключен к входу второго элемента сравнения 10, к второму входу которого под. ключен эйход второго задатчика 11 постоянной величины, представляющеи собой единичную функцию.

Выход второго элемента сравнения

10 подключен к первому входу второго рлока деления 12, к второму входу

3 67551 квадратический преобразователь, интегратор, блок двигателя, задатчик макси = мальнбго нагрева двигателя, элемент сравнения, регулятор тока, тиристор ный преобразователь, регулятор скорос- ти, тахогенератор, задатчик скорости, При этом выход датчика тока соединен со входом квадратичного преобразователя, выход которого соединен с одним из входов интегратора. Датчик температуры установлен в корпусе двигателя и выход его соединен с вторым 10 входом интегратора, Оба выхода интегратора соединены со входами блока вычитания, выход которого соединен с одним входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом 15 задатчика максимальногб нагрева, Выход элемента сравнения соединен с одним из входов регулятора тока, второй вход которого соединен с выходом регулятора скорости. Один из входоэ ре- 20 гулятора скорости подключен к выходу задатчика скорости, а другой присоединен к выходу тахогенератора, установленного на одном валу с двигателем (3) .

Устройство работает следующим образом.

B квадратичном преобразователе образуется квадрат величины измеряемого тока якоря двигателя „, сигнал с его выхода подается на вход интегратора, в котором сигнал Р преобразуется в Jidk . Из этой величины в блоке вычитания вычитывается величина, пропорциональная отводу тепла в якоре. Результат вычитания пропорцио-, З5 нален температуре двигателя и сравнивается в элементе сравнения с величиной напряжения, пропорциональной максимально дбпустимой температуре для якоря. Напряжение, пропорциональное 40 .максимально допустимой температуре, подается с задатчика, В регулятбре тока изменением уставки максимального тока обеспечивается соответствие зна- чений.

Недостатком этого устройства является то, что для уменьшения нагрева двигателя уменьшают уставку максимального 1ока, что неприемлемо для неко- торых позиционных систем со случайным управлякщим воздействием, например для нажимных винтов клети прокатного стана, так как может привести к ситуации когда пусковой момент двигателя окажется .меньше статического момента сил сопротивления и двигатель остановится.

Целью изобретения является предот вращение недопустимого перегрева двигателя путем изменения эквивалентного тока без изменения пускового тока и 60 без отключения двигателя, Это достигается тем,.что в предложенное устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока 65 якоря двигателя, квадратичный преобра1 у(Б)= е Tgg

Чйг

@ ), по(3) определя 4Тв Л в

5 б 755 которого подключен выход первого элемента сравнения 8. Выход второго блока деления подключен к первому входу блока умножения 13, к второму входу которого подключен выход эадатчика зоны нечувствительности 14, а выход блока умножения 13 - к регулирующему 5 величину зоны нечувствительности входу регулятора положения 15 исполнительного механизма °

Устройство работает следующим обра зом. f0

Для защиты двигателя от тепловой перегрузки необходимо, чтобы зона. нечувствительности регулятора положения исполнительного механизма, например нажимных винтов, удовлетворяла неравенству

Лг -S дг „(7э/7 )2

Н где Л - перегрузочная способность 20 двигателя по току;

Эн - номинальный ток. Двигателя;

3 — эквивалентный ток двигателя;

U - установленная зона нечувствйf тельности регулятора положе- 25 ния, Такая зависимость получена следующим образом.

Среднее число выбросов стационарного нормального процесса с нулевым средним под уровнем +У за время Т у ()- гШ Р2, Гу 2f V3 г а- Л ) где D(V) - дисперсия случайного процесса (управляющего воздействия);

D(W) - дисперсия производной случайного процесса. - 40

Средняя продолжительность пребывания процесса выше уровня +U и ниже уровня - U 1. = 2Т fi-F (" ) «2) где В,, Аппроксимируя функцию F ( лучим

Т 2Т (K +кг@ ) где K t - -const

Кг = conSt в рабочих ди апа зон ах.

Эффективный ток двигателя ется по Формуле где Я - перегрузочная способность двигателя по току; - „- номинальный ток двигателя.

17 6

Иэ выражения (4) получаем и, приравнивая выражения (5) и (3), получим

Рэ аК, ()

GY U

Из полученных соотношений после несложных преобразований получаем, что для выполнения неравенства

7эн 7н при эс 7н необходимо выполнйть зависимость

)(2 „М г (за )? м

7н

С датчика тока 1 сигнал, пропорциональный фактическому току контролируемОго двигателя, поступает на вход квадратичного преобразователя 2, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный квадрату фактического тока Р, который поступает на вход интеграто-, ра 3 и преобразуется в сигнал, пропорциональный интегралу от квадрата тока (8)

° 2 г о где Т - время интегрирования, Сигнал с интегратора 3 поступает на первый вход первого блока деления

4, на второй вход которого поступает с выхода задатчика 5 максимально допустимого нагрева сигнал, пропорциональный интегралу от квадрата номинального тока двигателя

«gg„" и =то (о)

С выхода первого блока деления 4 на вход элемента сравнения 8 поступает сигнал

Т7,г о на второй вход элемента сравнения 8 поступает сигнал с первого задатчика

9 коэффициента перегрузочной способТ

S но"сти Л-, где эти сигналы алгебраически суммируются, и на выходе элемента 8 сравнения Формируется сигнал л -(Ь), 7н который поступает .на вход второго блока деления 12. На входы второго элемента сравнения 10 поступают сигналы с выходов задатчика 9 и задатчика 11, с выхода же второго элемента сравнения 10 на второй вход блока Деления

12 поступает сигнал алгебраической суммы выходных сигналов задатчиком 9

/ и 11

Аг-с

На выходе второго. блока деления формируется сигнал Лг 1

Л -(— 7.) который поступает на первый вход бло7 6755 ка умножения 13, йа второй вход которого поступает с задатчика 14 зоны нечувствительности сигнал, пропорциональный з аданной эоны нечувствительности Ug . Указанные величины перемно-, жаются в блоке умножения 13, и с выхода последнего на вход регулятора по- 5 ложения 15 поступает сигнал, пропорциональный величине скорректированной зоны нечувствительности л2-1 у -Г | (ф) 10 Í

В регуляторе положения устанавливается новая зона нечувствительности

U« при которой эквивалентный ток не повьиаает номинальный, что удовлетворя- g ет условию допустимого нагрева двигател я, Предложенное устройство способствует повышению качества продукции в технологических процессах, так .как при его использовании двигатель не отклю"чается, а лишь изменяется режим его работы. Так, например, в системе регулирования толщины полосы в прокатных

Ьтанах электродвигатели нажимных винтов, изменяя режим работы, продолжают положительно влиять на разнотолщинность прокатываемой полосы, что невозМожно при полном отключении двигате лей. Устройство также увеличивает . долговечность двигателей, так как под-30 держивает тепловой режим в заданных .. пределах.

Формул а и з о брет ени я

Устройство для тепловой защиты эле- ктродвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока якоря двигателя, квадратичный преобразователь и первый интегратор, задатчик 40 максимально допустимого нагрева и йервый элемент сравнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью предот17 8 вращения недопустимого перегрева двигателя путем изменения эквивалентного тока без изменения пускового тока и без отключения двигателя, в него дополнительно введены второй элемент сравнения, два блока деления, блок умножения, задатчик коэффициента перегрузочной способности по току, задатчик зоны нечувствительности, задатчик постоянной величины и регулятор положения исполнительного механизма, при этом задатчик максимального нагрева выполнен в виде последовательно соединенных задатчика квадрата номинального тока и второго интегратора, выход которого является выходом упомянутого эадатчика, причем выход упомянутого первого интегратора соединен с одним из входов первого блока деления, второй вход которого,подключен к выходу второго интегратора, а . выход первого блока деления соединен с первым входом первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика коэффициенTà перегрузочной способности, а выход последнего соединен также с одним из входов второго. элемента сравнения, ко второму входу которого подключен выход задатчика постоянной величины, при этом каждый иэ выходов обоих элементов сравнения подключен ко входам блока деления, а выход последнего соединен с первым входом блока умножения, ко второму входу которого подключен выход задатчика зоны нечувствительности; причем выход блока умножения подключен ко входу регулятора положения исполнительного механизма.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Франции Р 2214186, кл, Н 02 Н 7/00, 1973 °

2. Патент США Р 3846674, 1972.

3. Патент ФРГ Р .2431540, кл, Н 02 H 7/08, 1974, Составитель Л, Васькова алд-Заказ 4323/45 Тираж 856 Подписное .

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская н б 4 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4