Устройство для тепловой защиты электрической машины

Устройство для тепловой защиты электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

«i>928506 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) 3a caeno 21. 01. 80 (21) 2903864/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетОпублнковано 15. 05. 82. бюллетень №18

Дата опубликования описания 15.05.82 (5 I ) M. Кл.

Н 02 Н 5/04//

Н 02 Н 7/085

9пударстивай кемятет

CCCP ае делам кэееретеник к открытки (53) ЛК 621.316..925(088,8) (72) Авторы изобретения

Ю.Д. Дмитриев-, О.А. Братковский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ-ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть исгользовано при создании устройств защиты электрических машин от недопустимого нагрева их обмоток при токовой перегрузке во

5 время эксплуатации.

Известно устройство тепловой защиты электрической машины, в котором используется электронная схема, в ко"

1О торой моделируются тепловые процессы в обмотках электрических машин (1).

Недостатком этого устройства является сложность электронных схем, что повышает их стоимость и снижает

15 надежность, и в принципиальных трудностях получения требуемой точности моделирования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является физическая тепловая модель, в которой иммитируются тепловые процессы обмотки и которая размещается внутри электрической машины (21.

К недостаткам этого устройства относятся ограниченная область применения — электрические машины, у которых якорь имеет малую тепловую постоянную (например, двигатель с полым якорем) . Для машины с большей тепловой постоянной якоря (например машин с зубцовым якорем) габариты физической модели, иммитурующей тепловой процесс якоря для требуемой точности, получаются значительными и возникают трудности ее размещения внутри машины.

Применение в машинах с зубцовым якорем .тепловой модели ведет к недоиспользованию машины при работе в повторно-кратковременных режимах и к ложным преждевременным срабатываниям защиты. Необходимость принятия специальных мер по защите от электромагнитных помех от полей внутри электрической машины, а также от внешних полей в проводах, соединяющих термодатчик с исполнительным органом тепловой защиты, размещаемым в шкафу

928506

3 управления. Длина соединительных проводов может быть значительной, в результате чего помехоустойчивость такого устройства будет низкой. Полупроводниковые термодатчики имеют небольшую допустимую рабочую темпера" туру, что ограничивает применение физической тепловой модели якоря в машинах, имеющих высокий класс нагревостойкости изоляции, а следовательно,lð высокую температуру внутри машины.

Цель изобретения — повышение точности моделирования тепловых процессов электрической машины.

Поставленная цель достигается !5 тем, что нагревательная обмотка, на мотанная на сердечник, с расположенным на ее поверхности датчиком температуры, помещена в кожух с обеспечением воздушного зазора между сердеч- 2р ником с обмоткой и кожухом и вынесена за пределы электрической машины.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, на фиг. 2 - кривые нагревания составных частей машины.

Устройство состоит из сердечника

1, на который плотно намотана нагревательная обмотка 2. На обмотке закреплен датчик температуры 3. Сердечник помещается в кожух 4 с обеспечением воздушного зазора 5 между сердечником и кожухом. Вся модель устанавливается на теплоизоляционном основании 6. Как показывают экспериментальные исследования, для нор35 мальной работы тепловой защиты необходимо и достаточно выполнить следующие условия: кривые нагревания терморезистора на нагревательной обмотке модели тм it) и якорной обмотки машины g+> t) построенные в отйоси" М тельных единицах при одинаковой начальной температуре для типичных режимов работы и перегрузки, должны совпадать, либо быть максимально близкими по форме, но зависимость G> (t)

45 должна опережать во времени 9 <(t)

% на минимально возможную величину.

При этом тм ® у. g эм (. ) эм

@тм у м пр Окр где & „ it), &

Т „- температура окружающей среды, С, тм у - установившееся значение превышения температуры датчика температуры на обмотке модели над температурой окружающей среды, полученное при нагрузке машины, вызывающей установившееся значение температуры обмотки якоря.

На фиг. 2 показаны кривые нагревания составных частей электрической машины, где 8 it) - кривая превышения температуры обмотки якоря электрической машины над температурои окружающей среды, которая полу чается сложением кривых превышения температуры якоря над температурой индуктора gq(t) и превышения температуры индуктора над температурой окружающей среды &< it). В устройстве сердечник 1 с нагревательной обмоткой 2 и датчиком температуры 3 является аналогом якоря электрической машины, кожух 4 является аналогом индуктора. Нагревательная обмотка служит источником потерь в модели, а воздушный зазор между сердечником и кожухом имитируют тепловое сопротивление между якорем и индуктором. В случае, если тепловые постоянные времени якоря и индуктора машины не равны, то кривая 0 it) имеет две характерные точки перегиба cl и д (см. фиг.2) .

Если эти постоянные равны, то точек перегиба не будет, а кривая (t) будет плавной кривой, близкой к экспоненте. Аналогичный характер изменения имеют кривые нагревания составных частей тепловой модели (обмотки сердечника и кожуха). Изменяя отношение массы сердечника к массе кожуха модели, можно деформировать кривую тм(й). Изменяя воздушный зазор между сердечником и кожухом, а значит, тепловое сопротивление мож5 но сместить положение точки С1 на кривой @тм t) т.е. дополнительно измени т ь форму кривой 8<< i t ) . Сделать нарастание кривой более медленным (или быстрым) можно за счет увеличе . ния или уменьшения массы сердечника и кожуха.

8 целом предлагаемое устройство позволяет осуществить более эффективную и простую тепловую защиту, например, для коллекторных машин постоянного тока с зубцовым, полым, гладким и дисковым якорями. Кроме того, это устройство можно использовать для тепловой защиты, как во вновь разрабатываемых электрических машинах, так и уже находящихся в эксплуатации без каких-либо изменений их конструкции.

Формула изобретения

Устройство для тепловой защиты электрической машины, содержащее наг м

928506 6 ревательную обмотку, включенную последовательно с якорной обмоткой электрической машины, с датчиком температуры, подключенным к исполнительному органу, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования тепловых процессов электрической машины, выше« упомянутая нагревательная обмотка, о намотанная на сердечник с расположенным на ее поверхности датчиком температуры, помещена в кожух так, чтобы был обеспечен воздушный зазор между сердечником с обмоткой и кожухом, и вынесена за пределы электрической машины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ N 2431540, кл. Н 02 Н7/08,,1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N 512531, кл. H 02 H 7/085, 1976..

928506 (он) иг.2

Составитель С.Курбангалиева

Редактор M.Ãîâòèí Техред Т. Фанта Корректор l0. Макаренко

Заказ 3274/69 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фп пиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4