Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки

С 01 ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИС ГИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 8919 8, 3/52, 5/04)5 Н 02 Н РЕТЕНИ ИСАНИЕ ОРСКОМУ СВИД ТЕЛ ЬСТВ К АВ 1 4644351/О ий инстиа, В.В.Ма(Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМпРИ гкнт СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1001295, кл. Н 02 Н 7/08, 1983,Авторское свидетельство СССРМ 1274057, кл, Н 02 Н 5/04, 1985,Авторское свидетельство СССРй. 1598026, кл. Н 02 Н 7/08, 1988,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ(57) Изобретение относится к-электротехнике, а именно к защите электродвигателей от перегрузки как при синусоидальном, так и несинусоидальном напряжении питания, Целью изобретения является повышенр надежности защиты электродвигателя за счет учета влияния дополнительных потерь активной мощности, обусловленных несинусоидальностью напряжения питающей сети, Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки состоит из трансформатора датчика тока 1, фильтров основной 2 и высших 3,4 гармоник, квадратирующих блоков 5-7, умножителей 8, 9, суммирующего блока 10, блока 11 сравнения, блока 12 выдержки времени, исполнительного органа 13. Оценка перегрузки электродвигателя осуществляется по суммарным потерям ак тивной мощности от высших гармоник, про. текающих в обмотке электродвигателя 2 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите электродвигателей отперегрузки как при синусоидальнам, так инесинусоидальном напряжении питания,Целью изобретения является повышение надежности защиты электродвигателяпутем учета влияния дополнительных потерь активной мощности, обусловленныхнесинусоидальностью напряжения питающей сети. 10На фиг. 1 приведена функциональнаясхема предлагаемого устройства; на фиг. 2- частотная характеристика активного сопротивления электродвигателя,Устройство содержит трансформатор 15(датчик) 1 тока, к вторичной обмотке которого подключены фильтр 2 основной гармоники и фильтры 3, 4 высших гармоник. Кфильтрам 2-4 присоединены квадратирующие блоки 5-7. К выходам квадратирующих 20блоков 6, 7 подключены умножители 8, 9.Выходы умножителей 8, 9 подключены ксуммирующему блоку 10, к одному из входов которого подключен выход квадратирующего блока 5. К выходу суммирующего 25блока 10 последовательно подключены блок11 сравнения, блок 12 выдержки времени иисполнительный орган 13, связанный с ком-.мутационным аппаратом 14.Устройство работает следующим абразом. При синусоидальном напряжении питания в фильтрах 34 высших гармоник токотсутствует, Защита двигателя от перегрузки обеспечивается при помощи фильтра 2основной гармоники, квадратирующего 35блока 5, суммирующего блока 10, блока 11сравнения, блок 12 выдержки времени, исполнительного органа 13,При наличии несинусоидальности в то. ке двигателя появляются дополнительные 40потери активной мощности в его обмотках,что приводит к повышению температурысверх предельного значения, преждевременному старению изоляции.и, как следствие, к сокращению срока службы. 45В качестве критерия оценки перегрузкииспользуется величина суммарных потерьактивной мощности от высших гармоник,протекающих в обмотке электродвигателя,Наличие в сети несинусоидального напряжения обусловливает протекание спектратока высших гармоник по обмоткам электродвигателя. Следовательно, суммарныепотери Ь Р , определяемые всеми гармониками тока, должны рассчитываться по 55формуле(1) где и - количество гармоник;м- номер гармоники;Я 1 - активное сопротивление двигателя на частоте 50 Гц:Ф1 у- ток и-й гармоники в цепи двигателя, Вг- активное сопротивление двигателя най гармонике;я у = -- коэффициент увеличенияВ)вактивного сопротивления двигателя на частоте и-й гармоники по отношению к сопротивлению тока двигателя на частоте первой гармоники.Как видно из графика на фиг, 2, величина активного сопротивления двигателя возрастает с увеличением номера гармоники, Это возрастание Кяр на повышенных частотах обьясняется проявлением поверхностного эффекта и эффекта близости. Анализ выражения (1) и графика на фиг, 2 показывает, что перегрев обмоток может возникнуть и в том случае, когда действующее значение тока не превышает номинального, В то же время, при использовании для оценки перегрузки такого критерия, как величинатока в двигателе, невозможно получить однозначной зависимости между значением величины тока и температурой нагрева, так как протекание в обмотках двигателя токов высших гармоник, одинаковых по величине, но различных по частоте, вызывает неодинаковые потери от высших гармоник, а.следовательно, и разные температуры их нагрева.Из вышеизложенного следует, что оценка перегрузки двигателя должна осуществществляться по критерию суммарных потерь активной мощности от высших гармоник, протекающих в обмотке электродвигателя. Этот принцип реализован в предлагаемом устройстве, причем устройство реагирует как на отдельные гармоники тока возникающие в обмотках электродвигателей из-за несинусоидальной формы магнитной индукции в воздушном зазоре, так и на гармоники тока, протекающие в электродвигателе за счет несинусоидальности питающего напряжения сети, Для определения количества гармоник п, подлежащих учету, можно воспользоваться общепринятым в электротехнике 5-ным уровнем значимости результата, согласно которому необходимо учитывать все те гармоники, неучет которых приводит к погрешности определения дополнительных потерь активной мощности в электродвигателе, равной 5 о , С этой целью предлагается использовать следующее выражение:(2) В предлагаемом устройстве фильтры 3,4 высших гармоник, количество которых 5равно и, настраиваются на частоты гармоник, удовлетворяющих условию (2), Таким .образом, фильтры 3,4 обеспечивают анализ .кривой тока на наличие несинусоидальности. Квадратирующие блоки 6, 7 и умножители 8, 9 обеспечивают преобразованиезарегистрированных величин амплитудныхзначений токов высших гармоник в величину, пропорциональную дополнительным потерям активной мощности, обусловленных 15несинусоидальностью, В суммирующемблоке 10 происходит суммирование сигналов, поступающих из умножителей 8, 9 иквадратирующего блока 5. В результате этого на выходе суммирующего блока 10 получают сигнал, пропорциональныйсуммарным фактическим потерям активноймощности двигателя, при наличии несинусоидальности. В блоке 11 этот сигнал сравнивается с уставкой, пропорциональной 25номинальным потерям активной мощностив двигателе,ГВ случае превышения фактических потерь активной мощности над номинальным 30 значением блок 11 сравнения срабатывает и сигнал с выдержкой времени, задаваемой блоком 12, поступает на вход исполнительного органа 13, который подает импульс на сигнал или на отключение в зависимости От 35 условия работы двигателя и технологического процесса,Применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить защиту двигателя оперегрузки, обусловленную наличием несинусоидальности в питающем напряжении, что исключает преждевременный выход иэ строя и повышает надежность двигателя.Формула изобретенияУстройство для защиты электродвигателя от перегрузки. содержащее датчик тока, соединенный с входом фильтра основной гармоники, фильтры высших гармоник по числу выбранных для учета гармоник, входы которых объединены, блок выдержки времени, выход которого соединен с исполнительным органом, отл ича ющееся темчто, с целью повышения надежности защиты электродвигателя путем учета влияния дополнительных потерь активной мощности, обусловлен н ых несинусоидал ьностью напряжения питающей сети, в устройство введены суммирующий блок, блок сравнения, цепочки из последовательно соединенных квадратирующих блоков и умножителей, входы указанных цепочек соединены с выходами фильтров высших гармоник, а выходы - с соответствующими входами суммирующего блока, к одному.из входов которого подсоединен выход квадратирующего блока, введенного в цепь фильтра основной гармоники, выход суммирующего блока соединен с входом блока сравнения, выход блока сравнения - с входом блока выдержки времени, а выход датчика тока соединен с обьединенными входами фильтров высших гармоник.каз 1412 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035. Москва, Ж, РауПодписноениям и открытиям при ГКНТ ССя наб 4/5