Устройство для тепловой защиты электродвигателя

Устройство для тепловой защиты электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 765930 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву Х 675517 (22) Заявлено 05 10 77 (pl ) 2530615/24-07 с присоединением заявки J% (23) Приоритет (51)M. Кл.

Н 02 Н 5304

Н 02 К 7/08

Гасудврственный намнтет

СССР аа делам нзобретвннй н OTKptNTNN

Опубликовано 23.09.80 Бюллетень .% 35

Дата опубликования описания 23.09.80 (53) УДК 621З16. .925 (088.8) В. Л. Савченко, В. И. Студеников, В. В. Парфенов и Ю, Ф. Першин (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Я -1

"г, г " -H

Изобретение относится к схемам защиты электрических двигателей, реагирующим на ток перегрузки, и. может быть использовано в прокатном производстве, например в системе автоматического регулирования толщины полосы, прокаты5 ваемой в прокатном стане для тепловой защиты электродвигателей нажимных винтов.

По основному авт. св. No 675517 известно устройство, содержащее датчик тока якоря двигателя, квадратичный преобразователь, вход которого соединен с выходом датчика тока интегратор вход которого соединен с выходом квадратичного преобразователя, а выход — с первым блоком деления, к второму входу которого подсоединен выход задатчика максимального допустимого нагрева, состоящего из последовательно соединенных задатчика квадрата номинального тока и интегратора, выход которого является выходом задатчнка максимального допустимого. нагрева. Устройство содержит также. элемент сравненйя, второй блок деления, блок умноже ния, второй элемент сравнения, задатчик коэффициента перегрузочной способности двигателя, аапатчик еннничнои фунеаенен, аааатчик эоны нечувствительности и регулятор положения позиционной системы. Устройство реализует расчет и установку зоны нечувствительностй: регулятора положения согласно неравенству где Х вЂ” перегрузочная способность двигателя по току;

3„номинальный ток двигателя;

3э — эквивалентный ток двигател;

О, — установленная эона нечувствительности регулятора положения (1).

Однако в этом устройстве отсутствует предварительное определение и установка начальной зоны нечувствительности регулятора положения, В результате, например, в системах автоматического регулирования толщины полосы установки начальной зоны нечувствительности U, регулятора положения нажимных винтов прокатной клети производится в соответствии с выбираемой точностью регулирования. Поэтому при может быть подключен как последовательно н цепь регулятора 11 положения (замгякающий ключ), так параллельно входу регулятора 14 (щуптирующий ключ) .

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 тока сигнал, пропорциональный фактическому току контролируемого двигателя, поступает на вход квадратичного преобразователя 2, на выходе которого образуется сигнал, !

О пропорциональный квадрату фактического тока, который поступает на вход интегрирующего устройства 3 и преобразуется н сигнал, пропорциональный интегралу квадрата тока

Т

/! dt =- Т1 (2) о где Т вЂ” время интегрирования.

Сигнал с интегратора 3 поступает на первый вход первого блока деления 6, на второй вход которого поступает с выхода задатчика 5 мак20 симапьно допустимого нагрева сигнал пропор7 циональный интегратору от квадрата номинальl5 (5) 3 76593О значительном уменьше»ии U, возможен перегрев двигателя из-за частых включений, а при значительном увеличении U, -- потеря качества продукции при наличии избыточного э»ергетическо го ресурса.

Целью изобретения является повышение точности функционирова»ия путем автоматической установки начальной зоны нечунстнитепьности регулятора положения исполнительного механизма.

Это достигается тем, что н предложенное устройство введены датчик управляющего воздействия, задатчик коэффициента, дополнительный блок умножения, измеритель среднеквадратичного отклонения управляющего воздей ствия и два ключа, причем выход датчика управляющего воздействия подключен к входу измерителя среднеквад1мтичного отклонения, выход которого, как и выход задатчика коэффициента, подключе» к входам дополнительного блока умножения, который через первый ключ соединен со вторым входом регулятора положения исполнительного механизма. а второй ключ подключен между выходом блока умножения и первым входом регулятора положения исполнительного механизма.

На фиг, приведена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — кривая случайного процесса управляющего воздействия системы автома1»ческого регулирования электродвигателей нажим»ых винтов прокатной клети с нанесенной зоной нечувствительности регулятора положения на уровне +Xa, на фиг. 3 график функции f(). б

Устройство содержит датчик 1 тока якоря, квадратичный преобразователь 2, интегратор 3, составляющие датчик 4 квадрата действующего значения тока якоря. Выхолы датчика 4 и задатчика 5 максимального допустимого нагрева

40 подключены к блоку деления 6. Устройство содержит также элемент сраннсния 7, второ» блок деления 8, блок ум»ожепия 9, нгорой элемент сравнения !О, залатчик 11 коэффициента перегрузочной способ»ос и двигателя, зада1чик 12

45 единичной функции, залатчик 13 зоны нечувствительности и регулятор 14 положения исполнительного механизма. Задатчик 5 максимального допустимого иагрева содержит задатчик квадрата номинального тока 15 и интегратор 16. До50 полнитепьно введены датчик 17 управляющего воздействия, измеритель 18 среднеквадратичного отклонения управляющего Boçöеиствия, блок

19 умножения. запатчик 20 коэффициента

Л -1 55 2 ключи 21 и 2, причем ключ 2! подкпюче» к одному входу регулятора !4. Второй ключ 22 ного тока

Д dt = T! (3) о

С выхода первого блока деления 6 на вход элемента сравнения 7 поступает сигнал . ;Чс (4) о Э т н !ч о

На второй вход элемента сравнения 7 поступает сигнал с задатчика !1 постоянной Л . Эти сигналы алгебраически суммируются и на выходе элемента 7 сравнения формируется сигнал который поступает на вход блока 8 деления.

На входы элемента 1О сравнения поступают сигналы с выходов первого 11 и второго 12 задатчиков постоянных величин, с выхода элемента

10 сравнения на второй вход блока деления 8 поступает сигнал алгебраической суммы выходных сигналов задатчиков 11 и 12

Л вЂ” 1

На выход блока 8 деления формируется сигнал который поступает на первый вход блока 9 умножения, на второй вход которого поступает с задатчика 13 сигнал, пропорциональный задан»ой зоне нечувствительности U Указанные величины перемножаются в блоке умножения 9 и с выхода последнего на вход коррекции регулятора положения 14 поступает сигнал. пропорци7á5930 6 ницу времени на уровне Xq с заданным знаком производной и равно: х о

1= Е ге „(7)

Я вЂ” (ц - и(. г) где

6(p (d б

В регуляторе положения устанавливается новая зона нечувствительности О,, при которой эквивалентный ток не превышает номинального, что удовлетворяет условию допустимого нагре(О ва двигателя. и а =%и) i

На вход датчика 17 управляющего воздействия поступает сигнал, пропорциональный фактической разнотолщинности полосы. При прокатывании первой полосы из партии ключ 22 отключает (шунтирует) основную схему, а ключ

21 включает в работу цепь расчета начальной зоны нечувствительности. Управляющее воздействие, o поступающее на вход датчика 17, является нормальным стационарным случайным процессом с нулевым средним. Ввиду того, что нагрузочная диаграмма электродвигателей нажимных винтов, показанная на фиг. 2, формируется в соответствии с управляющим воздействием, она является реализацией нормального стационарного случайного процесса с нулевым средним, причем зона нечувствительности регулятора 14 обозначена +Х,. Для достижения условия, при кото- 30 ром номинальный ток З„двигателя равен его эквивалентному току Л, т.е. для достижения оптимального режима его работы, необходимо определить и установить начальную зону нечувствительности Хо позиционного регулятора 14. 35

2Т (-Г и

Х

Р(х) — е М (9) Определено, что начальная зона нечувствитель- . ности позиционного регулятора Хо характеризуется следующей зависимостью, 2

Я „- й„, 2 где Х вЂ” коэффициент перегрузочной способности двигателя;

К, — постоянная величина;

5,,f (4

Π— дисперсия случайного процесса (Ф) управляющего воздействия. 7 =2Ти, (- Г

45 г д, )= г г

ЧЧ ММ при условии

Вывод определения Хр произведен следующим образом.

Зависимость количества пусковых циклов и величины эквивалентного тока двигателей на55 жимных винтов от величины зоны нечувствительности позиционного регулятора соответствует среднему числу пересечений стационарного нормального процесса с нулевым средним в едичто практически всегда выполняется в системе автоматического регулирования толщины полосы. ональный величине скорректированной зоны нечувствительности дисперсия производной случайного процесса (дисперсия производной управляющего воздействия) .

Среднее число выбросов стационарного нормального процесса с нулевым средним над. уровнями +Хо за время Т

Ц (1, — хо

Ф И

Среднее длительности выбросов стационарного нормального процесса

1o/ q>y х<р — е d4, бр го где F(x) — интеграл Лапласа.

Средняя продолжительность пребывания процесса выше уровня ХО и ниже уровня — Xo.

Аппроксимируем интеграл Лапласа зависимостью

765930 8

Из равенства (19) находим величину зоны нечувствительности, требуемой для реализации условия 5., = 2„ (12) F — О,Б+О,ЗБ

Подставляя выражение (12) в (10), полу5 (20) чим

В общем виде

"В= "Ц "г

ЕРШ (14) 2 г (21) (15) 20

"&hta

=ЪЗН 2 ц (16) 3>= где 3 — пусковой ток двигателя;

Л вЂ” перегрузочная способность двигателя по току; 36 — номинальный ток двигателя.

Учитывая, что лт = т (17) запишем

В тех случаях, когда эквивалентный ток превышает номинальный, что может привести к недопустимому нагреву электродвигателя, необходимо воздействовать на настроечные параметры 40 системы автоматического регулирования толщины полосы так, чтобы выполнялось. условие.

<)

Д у э н t

45 откуда М1 р

" В,= Л„1"

50 (18) 55 (19) б ч Р Х04

По графику на фиг. 3 определяем

Учитывая, что К1 = 05 и не изменяется в функ циид-- "

Эквивалентный ток двигателя нажимного винта определяется по формуле

Приравнивая выражения (12) и (9), определяем

С датчика 17 сигнал, соответствующий управляющему воздействию у, поступает в измеритель 18 среднеквадратичного отклонения, и с выхода последнего сигнал о поступает на первый вход блока 19 умножейия. На второй ,вход блока 19 поступает сигнал с выхода задатчика 20 коэффициента, величина которого определяется в виде

В блоке 18 умножения величины К и б чФ перемножаются. С выхода блока 19 через ключ .

21 на вход регулятора 14 поступает сигнал

Хо = K5 пропорциональный такой зоне нечувствительности, при установке которой в регуляторе положения позиционной системы элект.родвигатели нажимных винтов будут работать в режиме, обеспечивающем равенство эквивалентного и номинального токов двигателя. После установки Хо ключ 21 отключает цепь расчета начальной зоны нечувствительности, а ключ 22 подключает на вход регулятора цепь управления.

Технико-экономическим преимуществом предложенного устройства является то, что оно расширяет функции основного устройства, позволяя добиться оптимального режима работы двигателя, что повышает точность изготовления изделия.

Формула изобретения

Устройство для тепловой защиты электродвигателя по авт. св. N 675517, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности функционирования путем автоматической установки начальной зоны нечувствительности регулятора положения исполнительного механизма, в него введены датчик управляющего воздействия, задатчик коэффициента, дополнительный блок умножения, измеритель среднеквадратичного отклонения управляющего воздействия и два.ключа, причем выход датчика управляющего воздействия подключен к входу измерителя среднеквадратичного отклонения, выход которого, как и выход задатчика коэффициента, подключен к входам; дополнительного блока умножения, который через первый ключ соединен со вторым входом регулятора положения

1О

765930 иа исполнительного механизма, а второй ключ подключен между выходом блока умножения и первым входом регулятора положения исполнительного механизма.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 675517, кл. Н 02 H 5/04, 1977.

765930 р(Хд) д

0,6

0,S

Составитель Ю. Барабанов

Техред Е.Гаврилешко Корректор Г. Решетник

Редактор Е. Кравцова

Подписное

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

Заказ 6523/50 Тираж 783

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5