Устройство для тепловой защитыэлектрической машины
Иллюстрации
Реферат
О Д И g Д H И Е (и)8И388
ИЗОБРЕТЕНИЯ ьовз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 600654 (22) Заявлено 19.06.78 (21) 2632160/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М. Кл.
Н 02Н 5/04
Н 02Н 7/085
Государственный КОмитет (53) УДК 621.316.925 (088.8) Ilo делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения (71) Заявитель
11 д Г;, - т . ".
1 °
И. П. Сыч
Украинский филиал Государственного всесоюзног ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовате технологического института ремонта и эксплуатаци ьскогб :г машинно-тракторного парка (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
Изобретение относится к аппаратостроению и эксплуатации электрооборудования и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для защиты электрических машин от недопустимого перегрева в аварийных режимах и для проведения тепловых измерений в электрических машинах с целью определения уровня нагрузки и использования изоляционных матер и ал он. 10
Известно устройство по авт. св. № 600654, близкое по технической сущности к устройству для тепловой защиты электрической машины (1), состоящее из блока измерения, выполненного из встроенного в 15 машину термодатчика, блока контроля нагрузки электрической машины, на вход которого подается параметр, характеризующий нагрузку машины (ток, момент, скольжение и пр.), а выход подключен к первому входу блока питания, один выход которого подключсн на вход блока измерения, выход которого через управляющий блок подключен к исполнительному блоку. В этом устройстве, в частности, блока контроля нагрузки состоит из токового реле, включенного в цепь питания электрической машины, замыкающий контакт которого управляет величиной тока, проходящего через термодатчик, в функциональной зависимости от тока нагрузки машины, и тем самым реализует способ тепловой защиты, описанный в этом же свидетельстве. Согласно этому способу для обеспечения оптимальной точности следования температуры термодатчика за температурой обмотки путем исключения влияния инерционности его подогревают пропускаемым током в течение времени работы машины, причем величину тока поддерживают в функциональной зависимости от ее нагрузки по уравнению: где IR — ток в цепи питания термодатчика;
/„ — плотность тока в обмотке; р„ — удельное сопротивление обмотки;
С, — удельная объемная теплоемкость обмотки;
CR — теплоемкость термодатчика;
RR — сопротивление термодатчика.
Указанное устройство достаточно точно реализует способ при использовании термодатчика, сопротивление которого до достижении температуры срабатывания прак811388 тически не изменяется (например позистора). Но для получения характеристик нагрева электрической машины в различных режимах работы и в течение всего времени работы необходимо применять термодатчик по возможности с наибольшим температурным коэффициентом сопротивления на всем диапазоне рабочих температур, Это необходимо для обеспечения максимальной чувствительности устройства и доста- 10 точной точности контроля теплового состояния электрической машины. Но одновременно с увеличением температурного коэффициента сопротивления возрастает и погрешность измерения, Так, например, на- 15 грев термодатчика с постоянным температурным коэффициентом сопротивления при адиабатическом нагреве обмотки с достаточной точностью описывается выражением: 20 о.,„ Сл Rò
1 + R PR "R 3 1 + R PR R /
Р Л, +1 Лр (2) 1+Л Рг л
Погрешность измерения, как разность между температурой меди и термодатчика, в любой момент времени равна:
Зо
«HR — H,„1 1 +
1 + RrPR R
u., 1, (3)
1+ RPRuR (1+R PRaR / 35 где 0 — превышение температуры термодатчика над температурой окружающей электрическую машину среды, град; 40
О„м — адиабатическая скорость нагрева обмотки электрической машины, град/с;
1 — время работы;
R, — тепловое сопротивление между термодатчиком и обмоткой;
Є— мощность, выделяющаяся в термодатчике в начальный момент времени; а — температурный коэффициент мощности термодатчика, равный изменению его мощности при нагреве на один градус;
О,в — адиабатическая скорость нагрева термодатчика в начальный момент времени, град/с.
Из выражения (3) следует, что погрешность измерения является функцией и от величины температурного коэффициента мощности, а следовательно и от темпера- 50 турного коэффициента сопротивления. Аналогичный вывод следует и при рассмотрении других нестационарных режимов работы электрической машины и других типов термодатчиков. 65
Поэтому главным недостатком вышеуказанного устройства является невозможность компенсации погрешности измерения от влияния термовыделения в теле термодатчика от температурного изменения протекающего по нему тока.
Целью настоящего изобретения является повышение точности контроля теплового состояния электрической машины путем снижения влияния тепловыделения в теле термодатчика от температурного изменения протекающего по нему измерительного тока.
Поставленная цель достигается тем, что в описанную структурную схему устройства дополнительно введен блок сравнения, один вход которого подключен к второму выходу блока питания, другой — к выходу блока измерения, а выход через управляющий блок подключен к исполнительному блоку и на второй вход блока питания.
Данное конструктивное решение для исключения погрешности от влияния температурного коэффициента сопротивления позволяет мощность, выделяющуюся на термодатчике, поддерживать практически независимой от температуры нагрева (ая=О).
Так, например, для термодатчика с постоянным положительным коэффициентом сопротивления мощность у2
/Э (4)
R<1+ D OR)
Анализируя выражение (4), можно сделать вывод, что для соблюдения указанного условия необходимо изменять напря2кение на термодатчике по определенному закону в функции от температуры нагрева. В данном случае поддерживать его равным:
UR =UV1+uHRR
В выражениях (4) и (5):
U — напряжение на термодатчике в в любой момент времени;
U — напряжение на термодатчике в начальный момент времени;
R — сопротивление термодатчика в начальный момент времени;
Й вЂ” температурный коэффициент сопротивления.
Так как наличие блока контроля нагрузки позволяет обеспечивать равенство начальных скоростей нагрева обмотки и термодатчика (O„=O,в), то погрешность по выражению (3) становится равной нулю.
На чертеже представлена структурная схема устройства для тепловой защиты электрической машины.
Устройство содержит блок питания 1, к которому подключены выход блока контроля нагрузки 2 и выход управляющего блока 3; блок измерения 4, подключенный к выходу блока питания и входу блока срав811388 нения 5, который дополнительно связан с выходом блока питания и входом управляющего блока, и псполнительнь(й блок 6, подкл1оченный на выход управляющего блока и на вход коммутирующего блока 7.
Устройство работает следующим образом.
Прп любом ренских!е работы машины па вход блока контроля нагрузки 2 поступает возмущающий сигнал 1(!), и ца в Iso;Ie появляется сигнал в функции от нагрузки электрической машины, который воздействует на блок питания 1 и тем самым управляет величиной тока в цепи блока измерения 4 по закону (1) . Одновременно на блок измерения воздействуют тепло обмотки электрической машины и потери в самом термодатчике, поэтому на выходе этого блока сигнал будет функционально зависим как от нагрузки электромашины, так и от изменения температуры термодатчика.
Этот суммарный сигнал подается на один вход блока сравнения 5, а на другой вход этого блока поступает опорный сигнал с выхода блока питания, равный или пропорциональный сигналу, поступающего с этого же блока на блок измерения и функционально зависимый от нагрузки.
В блоке сравнения 5 оба сигнала сравниваются, выделяется (напрпмер, путем вычитания этих сигналов) и поступает на выход сигнал, зависимый только от температуры (от изменения сопротивления термодатчика). Этот сигнал усиливается и преобразуется в управляющем блоке 3 и подается на второй вход блока питания, через который он изменяет напряжение на термодатчике по выражению (5), поддер>кивая мощность на нем не зависимой от изменения сопротивления. Кроме того, этот
1О
З0
35 сигнал подается и па исполнительный блок, который в зависимости от величины поступа!ощего на него c!Iã«à7à управляет работой электрической машины через коммутпру!ощп«блок 7 и фиксирует ее тепловое состоя гие на пзмерпте7hkll>Ix приборах.
1!спользованпе предлагаемого устройства для контроля теплового состояния электр:! :. с к о и 11 а 1 I I I I I H! и (13 вол я е1 и роя 3 води т! ГЕI:, 1(!ВЫС ПЗXIСРЕ«1!1! С (>07ЬП!ЕИ тОЧ11ОСТЬIO та к ка к 11 р а к1 и I(.(1(H псl.л 1оча ется B,711ki H IIc пнсрцпон«ости тсрмодатчпков и температурного пзмепенпя протекающего через него тока на величину погрешности измере-!!пя, что позволяет с большей достоверностшо судить о тепловы; нагрузках конcTp1 ктпвных 37LI!0«TQB 3.7ектрп !еско!1 м ашппы II предотвра1цать пх перегрев в аварийных режимах.
Формула изобретения
Устройство для тепловой защиты электрической машины по авт. св. № 600654, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем снижения влияния тепловыделения в теле термодатчпка от протекания по «ему пзмер«тельного тока, оно дополнительно снабжено блоком срав«снпя, один вход которого подключен к второму выходу блока питания, второй вход блока сравнения присоединен к выхо (у блока измерения, а выход блока сравнения через управляющий блок присоединен к исполнительному блоку и к второму входу блока питания.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Лвторское свидетельство СССР
¹ 600654, кл. Н 021-1 5/04, 1975 (прототип).
811888
Составитель А. Сурба
Техред А. Куклина
Корректор Л. Орлова
Редактор Б. Федотов
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 646/5 Изд. № 303 Тираж 694 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 415