Устройство для защиты тяговых электродвигателей от перегрева

Взамен ранее изданного СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (11) 7/, 1 д т 1- Я 1,И.У" 1 оги машин "Элек СС 79 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательскийектно-конструкторский и технокий институт тяжелого электростроения Харьковского заводатротяжмаш им. В,И.Ленина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕГРЕВА(57) Изобретение относится к областиэлектротехники и предназначено длятепловой защиты тяговых электродвигателей. Целью изобретения является повышение надежности работы электродвигателей путем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения, Сигнал по току возбуждения с выхода датчика 11 тока возбуждения через максиселектор 9 поступает на квадратор б,Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 в этом случае определяет1317545 ся сигналом по току возбужцения с датчика 11 и переходит в состояние, противоположное режиму тяги. Сигнал, подаваемый на вход сумматора 7. с выхода кампаратора 10, изменяет выход сумматора 7 на величину, пропорциональную разности сопротивлений якорной обмотки возбуждения для определенного уровня температуры. На соответствующие входы множителя 5 поступают сигналы, пропорциональные квадрату тока возбуждения с квадратора 6. и сопротивления нагретой обмотки возбуждения с выхода сумматора 7. ОдИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамдля защиты тяговых электродвигателейот перегрева.Цель изобретения - повышение надежности работы электродвигателейпутем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения,На чертеже представлена структур 0ная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит пороговый эле.мент 1, интеграор 2, управляемыйаттенюатор 3, сумматор 4 блок 5 умножения (множитель), квадратор б,сумматор 7 цатчик 8 температуры окружающей среды, максиселектор 9, одинвход которого соединен с первым входом комнаратора 10 и с выходом датчика 11 тока возбуждения тяговьгх20электродвигателей, а второй вход со единен через максиселектор 12 с датчиками 13 якорного тока электродвигателей, Второй вход компаратора 1 Осоединен с выходом максиселектара12. Выход компаратора 10 соединен ссоответствующим входом интегратора2 и с входами сумматоров 4 и 7, причем на второй вход сумматора 4 поступает сигнал от датчика расхода охлаждающего воздуха.Устройство работает следующим образом.В режиме тяги обмотки возбуждениятяговых электродвигателей тепловозасоединены последовательно с якорнойобмоткой. Ток, протекающий через обнавременна сигнал с камларатара 10изменяет выходной сигнал сумматора 4на постоянную величину, равную разности теплаотдачи обмотки возбуждениян якорной обмотки, вследствие чегосигналы, поступающие на вход интегратора, интегрируются с постоянной вре мени, равной постоянной времени обмотки возбуждения "лектрадвигателя.При превышении сигнала о перегревеобмотки возбуждения заданной уставкисрабатывает пороговый элемент 1, чтаприводит к повышению степени охлаждения тяговых двигателей, 1 ил. 2мотки возбуждения, равен якорному току соответствующего электрацвигателя для режима полного поля или состав ляет определенную часть якорного та "ка в режиме аслабленнэга паля, когдаобмотка возбуждения шунтируется ре зисторами ослабления поля, В этомслучае предлагаемое у-трайства апре"деляет перегрев якорной Обмотки злектроцвигателя, через к тарый пратекае.наибольший из токов параллельна вклю -ченных тяговых электродвигателейдля чего при помощи"йаксиселектара 12выделяется максимальный сигнал одно"га из датчиков 13 якорного тока (дат"чики якорного тока устанавливаютсяв цепи каждого тягового электродвигателя). Датчик 11 тока возбуждениявырабатывает сигнал талька в режимереостатного торможения, когда всеобмотки возбуждения соединены междусобой и подключены к источнику регулируемого напряжения, Поэтому сигналс выхода датчика 11 тока возбуждения,поступающий на соответствующие вхОдымаксиселектара 9 и корректирующегокампаратора 10,. равен нулю, На входквадратара 6 поступает сигнал черезмаксиселсктар 9 ". вьхада максиселек. -тора 12, На выходе квадратора 6 сигнал пропорционален квз,црату макси=мального из якорных таков тяговыхэлектродвигателей,Уровень выхода корректирующегокомпаратара 10 при отсутствии сигналас выхода датчика 11 тока назбужцения3 1317 соответствует алгоритму расчета перегрева якорной обмотки наиболее загруженного электроцвигателя и подается на соответствующие входы интегратора 2, сумматоров 7 и 4,Блок 5 умножения производит перемножение сигналов квадратора 6 и сумматора 7, его входной сигнал пропорционален потерям в меди якорной обмотки. Учет температуры окружающей 10 среды осуществляется при помощи сумматора 7, для чего на его входы поступают сигналы, один из которых пропорционален перегреву (с выхода интегратора 2), другой - температуре ок ружающей среды, определяемой датчиком 8 термометра сопротивления, который размещается в вентиляционном канале. На третий вход сумматора 7 поступает сигнал с выхода компаратора 10 и воз действует на сумматор 7 таким образом, что его выходной сигнал пропорционален сопротивлению якорной обмотки нагретого электродвигателя25 где К, - сопротивление якорной обмотки в нагретом состоянии;Н - сопротивление якорной обмотки при температуре окружающей средыК, - сопротивление якорной обмотки при температуре окружающей среды 0 С,35м - температурный коэффициентсопротивления меди,с - перегрев якорной обмоткипо сравнению с температуройокружающей среды, 40Сигнал обратной связи интегратора2 подается на его вход через аттенюатор 3, управляемый напряжением с выхода сумматора 4, величина которогосвязана с расходом охлаждающего воздуха или с позицией контроллера машиниста. Выходное напряжение компаратора,10, подаваемое на другой входсумматора 4, определяет на выходепоследнего напряжение, пропорциональОное удельной теплоотдаче якоря, Такимобразом, с выхода аттенюатора 3 навход интегратора 2 подается сигнал,обратный по знаку потерям в меди,пропорциональный теплоотдаче якоря.Соответ твующий вход интегратора 2соединен с выходом корректирующегокомпарат 1 ра 10, что определяет интегрирование входных сигналов интегра 545 4тора с постоянной времени, равнойпостоянной времени якорной обмоткитягового электродвигателя, Таким образом, в тяговом режиме устройство спредлагаемой структурой вычисляет иконтролирует уровень перегрева якорной обмотки наиболее нагруженноготягового электродвигателя.В режиме реостатного торможенияпоследовательно соединенные обмоткивозбуждения получают питание от регулируемого преобразователя. Датчик11 тока возбуждения стоит в цепи обмоток возбуждения. На выходе образуется сигнал, пропорциональный величине тока возбуждения. Этот сигнал поступает на соответствующие входы максиселектора 9 и корректирующего компаратора 10. Когда ток в обмотках возбуждения не превышает по величине якорный ток наиболее нагруженного электродвигателя, через максиселектор 9 на вход квадратора 6 поступает сигнал, соответствующий наибольшему якорному току. Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 соответ ствует уровню, при котором вычислительное устройство рассчитывает величину перегрева якорной обмотки тягового электродвигателя по укаэанному алгоритму режима тяги.В режиме, когда ток возбуждения превышает величину наибольшего якорного тока, устройство работает следующим образомСигнал по току возбуждения с выхода датчика 11 тока возбуждения через максиселектор 9 поступает на квадратор 6, сигнал ча выходе которого пропорционален квадрату величины тока возбуждения. Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 в этом случае определяется сигналом по току возбуждения с датчика 11 и переходит ,в состояние, противоположное режиму тяги. Такое изменение выхода компаратора 10 переводит устройство опре-. деления перегрева якорной обмотки тягового электродвигателя на алгоритм вычисления перегрева обмотки возбуждения тягового электродвигателя. Сигнал, подаваемый на вход сумматора 7 с выхода корректирующего компаратора 10, изменяет выход сумматора 7 на величину, пропорциональную разности сопротивлений якорной обмотки возбуждения для определенного уровня температуры. Таким образом, на выходе сумматора 7 получаем сиг 1311545нал, пропорционапьный сопро гивлениюнагретой обмотки возбуждения. В+ ЬБ,сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состояниисопротивление якорной обгдегав мотки в нагретом состоягде В- удельная теплоотдача обмотки возбукдения,В - удельная теплоотдача якорной обмотки;1 Б - разность между величинойудельной теплоотдачи обмот -ки возбукдения и якорнойобмотки для определенногорасхода охлаждающего воздуха,Кроме того выходной сигнал воздействует на вхоц интегратора 2 таким образом что сигналы, пропорциональные потерям в меди обмотки возбуждения двигателя и теплоотдача обмотки возбуждения, поступающие навход интегратора 2, интегрируются спостоянной времени. равной постоянной,55времени обмотки возбуждения электродвигателя. Изменение постоянной времени интегратора в реальном электронном моделирующем устройстве для анании;ЬЙ - разность между величинойсопротивления якорной обмотки и обмотки возбуждения.15На соответствующие входьР множителя 5 поступают сигналы, пропорциональные квадрату тока возбуждения электродвигателей с квадратора 6 и сопротивления нагретой обмотки возбуждения с выхоца сумматора 7. Сигнал на выходе множителя 5, пропорционален потерям в меди обмотки возбуждения.Одновременно с этим выходной сигнал с выхода корректирующего компара тора изменяет выходной сигнал сумматора 4 на постоянную геличину, равную разности теплоотдачи обмотки возбукцепия и якорной обмотки при одном и том же расходе охлаждающего воздуха. Таким образом, с выхода сумматора 4 на соответствующий вход аттенюатора 3 подается величина, пропорциональная удельной теплоотдаче обмотки возб"кдения тягового электродвигателя35Б= В- ЬВ,логового интегратора осуществляется подключением дополнительной интегрирующей емкости, а для интегратора, выполненного на цифровых элементах, выполняется изменением частоты выходных импульсов задающего генератора.Б результате произведенных изменений в алгоритме вычисления сигнал, образующийся на выходе интегратора 2, пропорционален величине перегрева обмотки возбуждения электродвигателя, которая в указанном режиме является в отношении перегрева лимитирующим элементом, При превышении сигнала о перегреве обмотки возбуждения задан,ной уставки срабатывает пороговый элемент 1 (триггер), что приводит к повышению степени охлаждения тяговых двигателей.Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность защиты тяговых электродвигателей от перегрева, предотвращая перегрев изоляции обмоток возбуждения сверх допустимого в тяжельгх режимах эксплуатации,Формула изобретенияустройство для защиты тяговых электродвигателей от перегрева по авт. св, Р 824360, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы электродвигателей путем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения, в него дополнительно введены второй макси- селектор, датчик тока возбуждения тяговых электродвигателей, корректирующий компаратор и второй сумматор, один вход которого предназначен для подключения к датчику расхода охлаждающего воздуха, второй вход соединен с выходом компаратора, с третьим входом первого сумматора и с вторым входом интегратора, а выход соединен с входом управления аттенюатора, выход первого максиселектора соединен с первым входом компаратора и с первым входом второго максиселектора, второй вход которого соединен с выходом датчика тока возбуждения тяговых электродвигателей и вторым входом компаратора, выход второго максиселектора соединен с входом квадратора.