Устройство для тепловой защиты электродвигателя

Устройство для тепловой защиты электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В, Л. Савченко, В. И. Студеников, Н. Б. Mopes и Ф. М. Галиев (72) Авторы изобретения

Карагандинский филиал особого конструкторского бюро Всесоюзного научно-исследовательского института автоматизации черной металлургии и Карагандинский металлургический комбинат (71) 3навители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области защиты

:электрических двигателей и может быть использовано в металлургической промышленности, например прокатном производстве, s позиционных следящих системах с управляю- щими воздействиями случайного характера, исполнительные органы и электродвигатели которых имеют такие величины моментов инерции, по сравнению с которыми их статические моменты несоизмеримо малы.

Известно устройство для тепловой защитгя

f0 электродвигателя, содержащее аналоговую схему, выполненную из резистора и конденсатора. Устройство также содержит цепь нагрузки, заряжающей конденсатор со скоростью, 15 зависящей от тока, потребляемого электромашиной, термистор, размещенный в обмотке электромашины, схему для измерения температуры, детектор уровня, отключающий электромашину,когда напряжение на выходе

20 схемы для измерения температуры превышает заданную величину, в котором моделируется тепловая цепь защищаемой электрической машины и сравнивается напряжение на вы2 ходе модели с заданной величиной. При превышении напряжения на выходе моделирующего устройства над заданным устройство защиты отключает электродвигатель f11.

Недостатком указанного устройства для технологических процессов является неизбежность прерывания процесса для отключения . электродвигателя с цепко его охлаждения.

Известно устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее рассеивающие тепловые средства, соединенные с нагрузкой и тнристор. Два главных электрода тиристора соединяются последовательно с нагрузкой.

Последовательное соединение резистора и конденсатора образует цепь, включенную параллельно главным .электродам тиристора, параллельно цепи включен термнстор с отрицательным температурным коэффициентом. Точка между резистором и конденсатором соединена с управляющим электродом тиристора. Тнристор устанавливают в непосредственной близости от рассеивающей тепло среды (2}.

Недостатком этого устройства также, как и первого, является то, по зашита от лерез грузки двигателя основана на отключении дви. гателя с целью охлаждения, что, в свою очередь, прерывает технологический процесс, в котором действует этот двигатель.

Наиболее близким по технической сущности устройством к изобретению является устрой ство для защиты ротора электрической машины от перегрева (3) с имитатором ротора, снабженным измерителем тока, перемножателем, интегратором, блоком сравнения и ограничителем тока.

Недостатком этого устройства является то, что для уменьшения нагрева двигателя умень

- шается уставка максимального тока, что неприемлемо, например, для электродвигателеййозй1йонных" Следящих систем в -прокатном производстве, так как неизбежно прерывается технологический процесс, например процесс прокатки, для отключения двигателя с целью его охлаждения, а для некоторых следящих систем снижается быстродействие и увеличивается ошибка слежения (41 .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, т.е. возможности использования для работы электродвигателя в повторно-кратковременном режиме, путем изменения среднеквадратичного тока электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее датчик тока якоря двигателя, квадратичный преобразователь, интегратор, соединенные последовательно, эадатчик максимально допустимого нагрева и исполнительный орган, введены блок извлечения

Ывадратного корня, задатчик начальной зоны нечувствительности исполнительньго механизма и сумматор, при этом задатчик максимально допустимого нагрева выполнен в виде задатчика сигнала, пропорционального номинальному току двигателя, выход этого задатчика соединен с входом сумматора, к двум другим

"входам которого подключены выходы задатчика начальной зоны нечувствительности и блока извлечения квадратного корня, вход которого подключен: к выходу интегратора, а: выход сумматора соединен с входом исполнительного органа, который выполнен в вйде регулятора положения исполнйтельного" механизма.

Устройство для тепловой защиты, электро=двигателя пбказано на чертеже, оно состоит

-из датчика тока 1 якоря" двигателя; квадратичного преобразователя 2, вход которого соединен с выходом датчика тока 1, интегратора

3, вхб11 которого соедйнен -с выходом квадратичного преобразователя, а выход со входом блока 4 извлечения квадратного корня. Выход блока 4 соединен с первым входом сум. с

4566

4 матора 5, второй вход которого соединен с задатчиком 6 максимально допустимого нагрева, выполненного в виде задатчика сигнала, пропорционального номинальному току ,"1н электродвигателя, тогда при обеспечении

5 величины среднеквадратичного тока иск не более величины номинального тока, т.е.

Эск (0н, будет обеспечиваться тепловая защита двигателя. Третий вход сумматора 5 о соединен с выходом задатчика 7 начальной зоны нечувствительности, причем выход сумматора 5 подключен к исполнительному органу 8.

Устройство работает следующим образом.

С датчика тока 1 сигнал, пропорциональ 5 ный фактическому току контролируемого двигателя, повтупает на вход квадратичного преобразователя 2, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный квадрату фактического тока Р, который поступает на вход интегратора 3 и преобразуется в сигнал, пропорциональный интегралу от квадрата тока 1 кат2 r1 dt-k2 о ge, sac,î (1)

25 где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Т вЂ” время интегрирования;

1 „— квадрат среднеквадратичного тока. эх„

Сигнал с интегратора 3 поступает на вход блока 4 извлечения квадратного корня, а с выхода последнего на первый вход сумматора 5 поступает сигнал, пропорциональный среднеквадратичному току двигателя К 3 .

На два других входа сумматора 5 поступают сигналы с задатчика 6 К„Л„и задатчика хо

7Жо, а с выхода сумматора 5 на вход регулятора 8 положения поступает сигнал, пропорциональный необходимой величине зоны нечувствительности н "ж(эжо н1 о <

Величину необходимой зоны нечувствитель ности получают из следующих соображений.

Электродвигатели в металлургической про4 мышпенности, например в прокатном произ водстве, в позиционных следящих системах с управляющими воздействиями случайного1 характера, раоотают в случаиных режимах, ввиду многообразия факторов, определяу ющих их нагрузку, Процессы изменения тока нагрузки электродвигателя в таком режиме являются стационарными случайными процессами.

Дисперсия первой производной стационарного случайного процесса X(t) может быль выражена через дисперсию процесса X(t)

> TX l = k F DpxЭ (3) где К вЂ” коэффициент пропорциональности

714566

3Ьсперсия второй производной стационарного случайного процесса X(t) может быть аналогично выражена через дисперсию процесса X(t) Э ФЗ=К 5а3 (4) В то же время дисперсия второй производ- 10 ной стационарного случайного процесса пропорциональна дисперсии ускорения (или дисперсии динамической составляющей тока) исполнительного электродвигателя следящей системы откуда!

% 2

9 1 э 31=3 =к.l)Q"1 (5) Чтобы среднеквадратичный ток двигателя был равен номинальному, необходимо изме20 нить зону нечувствительности, тогда (13) 25

Подставляя значение бХ из (12) в (13) после несложных преобразований, получим (6) хо- й

Жи кккв 1 а (14) 30 или (15) 4

1 К; <тэ где

Устройство для тепловой защиты электро40 двигателя, содержащее датчик тока якоря двигателя, квадратичный преобразователь, интегратор, соединенные последовательно, задатчик максимально допустимого нагрева и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я

45 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, т.е, возможности использования для работы электродвигателя в повторно кратновременном режиме, путем изменения среднеквадратичного тока двигателя, в него

50 введены блок извлечения квадратного корня, задатчик начальной зоны нечувствительности исполнительного механизма и сумматор, при этом задатчик максимально допустимого нагрева выполнен в виде задатчика сигнала, 55 пропорционального номинальному току двигателя, выход этого задатчика соединен с вхо,дом сумматора, к двум другим входам которого подключены выходы задатчика начальили

=К„ К (©, -кЖ) где К вЂ” коэффициент пропорциональности; ! где ц С33 — дисперсия динамической составляющей тока электродвигателя;

3 — среднеквадратичный (зквивалентэ ный ток) электродвигателя;

ʄ— коэффициент пропорциональности.

Учитывая формулы (4) и (5), получим

При наличии в регуляторе зоны нечувстl вительности величина дисперсии на выходе регулятора с коэффициентом усиления линейной части Кр=1(4) будет

;Э ЕХ =Е+-2 Ф()3 РЕХ () где ?) Х - дисперсия процесса на выходе регулятора с зоной нечувствительности + +

,=(х1 — функция Крампа; Сх . - - Я )- среднеквадратичное отклонение случайной величины управляющего воздействия на входе регулятора.

При — (1, что практически вьшолняЗЕ

С ется в большинстве следящих систем, функция Крампа может быть заменена величиной, пропорциональной ее аргументу, т.е.

Ъ t:v,3= 1-К вЂ” ) ЭCХl (8)

Х х

Учитывая, что =1, 1> ГХ" 1 и зависимости (4) и (8), получим эх 1 ) )

ЭХ Р х (9) б где 3> — среднеквадратичный ток электро. двигателя при управляющем воздействии в виде стационарного случайного процесса, прошедшего через регулятор с зоной нечувствительности + X.

При установленной начальной зоне нечувствительности +«Ж 1ewc " 1 ХРх-<1

Х К„ Y. о (12) Хи=1 м(эаеo и1+ о

Формула изобретения

714566

f ,с

Корректор А. Гриценко

Составитель А. Обязуев

Техред Э.Чужик

Редактор Ю. Чапоканов

Заказ 9307/55

Тираж 783 Подписное

ЦНИЙПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 иой зоны нечувствительности и блока извлечения квадратного корня, вход которого подключен к выходу интегратора, а выход сумматора соединен с входом исполнительйого органа, который выполнен в виде регулятора положения исполнительного механизма.

Источники информации, принятые во внимание при. экспертизе

1, Патент Франции И 2214186,кл. Н 02 Н 7/00 . опублик, 13.09.74, 2. Патент США и 3846674, кл. 317 — 18, опублик, 05.11.74.

3. Патент ФРГ W 2431540, кл. Н 02 Н 7/08, опублик. 22.01.76.

4. Наумов Н. Б. Теория нелинейных автоматических систем. М., "Наука" 1972.