Устройство для тепловой защитыэлектродвигателя

Устройство для тепловой защитыэлектродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмл

Соцмалистрческнк

Рес ублмк

<и817846 (51) М. Кл.з

Н 02 Н 7/08

Н 02 Н 5/04 (53) УДК 621.316. .925 (088.8) (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.11.78 (21) 2683850/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Геоударотовнный комитет

СССР

Опубликовано 30.03.81. Бюллетень- № 12 ае делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 31 03.81

Карагандинскии филиал Особого конструкторск

Всесоюзного научно-исследовательского института автоматизации черной металлургии и Карагандинский металлургический комбинат (7!) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

3

Изобретение относится к защите электрических двигателей и может быть использовано в металлургической промышленности в позиционных системах с управляющими воздействиями случайного характера и пусковыми режимами исполнительного двигателя, работающего с принудительной вентиляцией.

Известно устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее датчик якоря двигателя, квадратичный преобразователь, интегратор, блок вычитания, задатчик максимального нагрева двигателя, элемент сравнения, регулятор тока, тиристорный преобразователь, регулятор скорости, тахогенератор, задатчик скорости (1).

Недостатком этого устройства является то, что для уменьшения нагрева двигателя в регуляторе тока происходит уменьшение уставки максимального, тока, что неприемлемо для некоторых позиционных систем со случайными управляющими воздействиями, например для нажимных винтов клетей прокатного стана, так как может привести к тому, что пусковой момент двигателя окажется меньше статического момента сил сопротивления и двигатель остановится, вызывая этим недопустимую остановку непрерывного технологического процесса, например, прокатки горячекатаных полос.

Известно устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока якоря двигателя, квадратичный преобразователь и первый интегратор, задатчйк максимально допустимого нагрева и два элемента сравнения, два блока деления, блок умножения, задатчик коэффициента перегрузочной способности по току, задатчик зоны нечувствительности регулятора положения

-исполнительного механизма, задатчик по- стоянной величины и регулятор положения исполнительного механизма, при этом задатчик максимального нагрева выполнен в виде

1б последовательно соединенных задатчика квадрата номинального тока и второго интегратора (2). и (3) .

Недостатком устройства является то, что оно применимо для использования в системах, в которых рабочий орган описывает заданную входным управляющим воздействием траекторию и в которых двигатель работает в непрерывном режиме. Для пози817846 ционных систем электро ривода, в которых осуществляется перемещение рабочего органа из исходного в требуемое положение с необходимой точностью, обычно по ".ратчайшей траектории, и в которых двигатель работает в пусковом режиме, устройство не может использоваться, так как при отработке одного и того же управляющего воздействия той и другой системами токовые диаграммы различны и, следовательно, среднеквадратичные токи двигателя не равны между собой в первом и втором случае.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, т. е. возможности использования для работы исполнительного двигателя с принудительной вентиляцией в пусковом режиме, путем изменения сред5

15 неквадратичности тока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока якоря двигателя, и первый квадратичный преобразователь, задатчик максимально допустимого нагрева, выход которого подключен к первому входу блока деления, задатчик зоны нечувствительности, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход последнего 25 подключен к входу регулятора положения исполнительного механизма, выход которого является выходом устройства, дополнительно введен второй квадратичный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого квадратичного преобразователя, Зо выход — со вторым входом блока деления.

Блок-схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство для тепловой защиты электродвигателя содержит. датчик 1 тока якоря двигателя, первый квадратичный преобразователь 2, второй квадратичный преобразователь 3, блок 4 деления, задатчик 5 максимально допустимого нагрева, блок 6 умножения, задатчик 7 зоны нечувствительности, регулятор 8 положения исполнительного 40 механизма. Датчик 1 тока якоря двигателя, первый квадратичный преобразователь 2, второй квадратичный преобразователь 3 и второй вход блока 4 деления соединены последовательно, первый вход последнего подключен к выходу задатчика 5 максимально допустимого нагрева, а выход — ко второму входу блока 6 умножения, первый вход которого соединен с выходом задатчика 7 зоны нечувствительности, а выход— с входом регулятора 8 положения исполнительного механизма, выход последнего является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 тока якоря двигателя сигнал, пропорциональный фактическому току контролируемого двигателя, поступает на вход 55 первого квадратичного преобразователя 2, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный квадрату фактического тока

1 " — 12, который поступает на вход второго квадратичного преобразователя 3 и преобразуется в сигнал, пропорциональный четвертой степени фактического тока 14. Сигнал с выхода второго квадратичного преобразователя 3 поступает на второй, вход блока 4 деления, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика 5 максимально допустимого нагрева, равный К414. В частных случаях, в зависимости от температуры окружающей среды, задатчиком 5 максимально допустимого нагрева задают уставку, равную 1„4. В общем случае принимают уставку,равную К4 14, где коэффициент К опре деляется экспериментально.

С выхода блока 4 деления сигнал поступает на второй вход блока 6 умножения, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика 7 зоны нечувствительности Hq, а с выхода блока 6 умножения на вход регулятора 8 положения исполнительного механизма поступает сигнал, пропорциональный необходимой величине зоны нечувствительности

Ч ч qHo

1ск

" 4 где I — среднеквадратичное значение фактического тока, равное эквивалентному току 1 „ двигателя.

Величину необходимой зоны нечувствительности получают из следующих соображений. Эквивалентный ток двигателя 1 „ при пусковом режиме привода за заданный интервал измерения Т равен где 1„= Л1н — значение тока двигателя при к-ом включении;

Л.— — перегрузочная способность двигателя;

N — общее число включений двигателя; — продолжительность к-ого включения.

Электродвигатели в металлургической промышленности, например в прокатном производстве, в позиционных системах с управляющими воздействиями случайного характера; работают в случайных режимах и процессы изменения тока нагрузки электродвигателя в таком режиме являются стационарными случайными процессами. Продолжительность каждого включения можно рассчитать по формуле: гдето.,р — фактическое ускорение случайного процесса.

Выбираем зону нечувствительности на входе регулятора 8 положения исполнитель817846 4 Ltg (— «)

1"„ (к) 0

15 (9) Зо

Формула изобретения (6) 40

Сумму вида ного механизма двигателя Н ц такую, чтобы выполнялось условие

1ск = 1и

Тогда выражение (2) запишется в виде = 1, (3) где Nо — число включений двигателя при зоне нечувствительности Нр, t o — продолжительность каждого включения при зоне нечувствительности Н 1.

Рассматривая совместно (2) и (3), получаем / . К = — 0 О или, подставляя вместо t „и <о

t„=2 —, t< — — 2 > получаем следующее выражение Й =,— ", . Н. (4) сК

Включение электродвигателя происходит каждый раз при превышении сигналом управления уровня Н, 2Н, ЗН, ..., кН. Математическое ожидание числа пересечений функции q(t) уровня + Н равно

1 1 и, (3 )i Q + в- д

1 где Р (% — дисперсия случайного процесса;

0 (1х1) — дИСПЕрСИя ПрОИЗВОдНОй СЛуЧайного процесса.

Общее число включений необходимо рассчитать по формуле

¹ "() 2эж (Я

Е 2ЭЕЧЗ

При Зоне Н о

Подставляя (5) и (6) в (4) и произведя преобразования, получаем

K1HL фф14

1 i< í )" (2ВГЧ1

1 .КФ1 кариа

Р,(— )= Хе а„=.= можно с достаточной степенью точности аппроксимировать выражением

Рг(— ) =— ох

3» Н учитывая, что в реальных процессах отношение - заключено в пределах от 0,25 до 1.

Тогда вйражение (7) можно записать в виде

55 или после преобразований

1, ч

Н = 1 1Н.

Определяем ошибку аппроксимации, учитывая, что значение первоначально устанавливаемой зоны нечувствительности регулятора Н о определяется,,исходя из технических соображений и характеристик случайного процесса. Текущее значение зоны нечувствительности Н находится в некоторой окрестности Н р. Учитывая, что отношение— н заключено к интервале от 0,25„до 1, положйм, что попадает в окрестность вЂ, составляю4 дх щую - - интервала, что практически всегда выполняется. Вычислим максимальную ошибку аппроксимации npH 0,5 Я 0,25.

Из (8) ск= / Ié = 0,5 1„= 0,841 1н

Из (7) 1н Jason $„=0799Тн (40) Разница между истинным значением (10) и полученным с помощью аппроксимации (9) — 0,042 1и, что составляет 5,25% от истинного значения.

Предлагаемое устройство для тепловой защиты электродвигателя дает возможность использовать для работы исполнительный двигатель с принудительной вентиляцией в пусковом режиме.

Устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока якоря двигателя и первый квадратичный преобразователь, задатчик максимально допустимого нагрева, выход которого подключен к -первому входу блока деления, задатчик зоны нечувствительности, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход последнего подключен к входу регулятора положения исполнительного механизма, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, т. е. возможности использования для работы исполнительного двигателя с принудительной вентиляцией в пусковом режиме, путем изменения среднеквадратичного тока, в него введен второй квадратичный преобразователь, вход которого соединен с выходом

817846

Составитель Л. Воропаева

Редактор И. Ковальчук Техред А. Бойкас Корректор Н. Швыдкая

Заказ 1441/71 Тираж 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первого квадратичного преобразователя, выход — со вторым входом блока деления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 2431540, кл. Н 02 Н 7 08

1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2473518/24-07, кл. Н 02 Н 5/04, Н 02 Н 7/08, 1977.

3. Левин Б. P. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 1, изд. 2-.е, М., «Советское радио», 1974, с. 429.