Устройство для определения нагрева асинхронного электродвигателя

"1ОПИСАН й Е ИЗОБИ ТЕНИ АТО 1 э С 1( /1 / г Р 1 11 Д г(1 - 11"16) 23,08,92, Б 1 ол, Г, 371) Украинскии Государстэенныи проектный и проектно-конструкторский институт "Тяжг 1 ромэлектропроект72) О А.Орел58) Г вторское свидетельство СССР М 1310943, кл. Н 02 Н 5/04, 1987,Авторское свидетельство СССР К, кл. Н 02 Н 5/04, 1989Авторское свидетельство СССРМ. 1274057, кл, Н 02 Н 5/04, 1985. г 54) УСТРОЙСТВО О ПЯ ОгРЕДЕЛЕНИЯ НАГРЕВА АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ(57) Использование: в схемах сигнализации И ЗаЩИтЫ аСИНХРСЛ 1 НЫХ ЭЛЕКТРОДВИГатЕЛЕй,Изобретение относи;ся к электротехнике. в частности к асинхронным электрическим машинам, и предназчачено для применения в схемах сигнализации и защиты асинхронных электродвигателей, работающих с перегрузками, по моменту нагрузки на валу и при питании от сети с отклонениями напрях(ения от номинального значения, т,е. в таких отраслях народного хозяйства как черная и цветная металлургия, машиностроение, сельское хозяйство и др,Известно, что нагрев электрических машин выше заданного значения температуры (перегрев) не только снижает их срок службы, но может приводить и к тяжелым авариям, устранение которых может потребовать замены обмоток и связано с большими затратами времени и средств, Поэтому контроль нагрева обмоток, обеспечива 1 ощий работа 1 ощих с перегрузкой по моменту нагрузки на валу и при питании от сети с отклонениями напряжения от номинальне 1 го значения, т,е, в таких отраслях народного хозяйства, как черная и цветная металпу 1- гия, маши,1 остроенив, сельское хозяйство и др. Сущность изобретения; устройс;во содержит дат 1 ики напояжения, активноГО и реактивного тока статора, три квадратора, сумматор и инерционное звено. Новым в устройстве является блок вычитания, Вь, - ходные сигналы датчиков преобразовываются с учетом их влияния на величину электоомагнитных потерь, суммиру 1 отся и пода 1 отся на вход инерционнОГО звена., являющегося тепловой моделью асинхронного двигателя. Выходной сигнал устройства соответствует нагреву асинхронного двигателя, 1 ил,своевременное и достоверное выявление его предельно допустимого значения, позволяет оперативно принять необходимые меры и тем самым повь 1 сить срок службы и надежность работы электрических машин.Известнь.е устройства для определения нагрева обмоток электрических машин можно разцелить условно на две основные групК одной группе относятся устройс ва измерения, основанные на применении .рмометров, термопар, термисторов, терморезисторов и т.п, датчиков, встроенных в машину,К вторОИ Группе Относятся устройства, не имеющие в своем составе термодатчиков и действующие по принципу аналоГии. Уст ройства этой группы нашли широкое применение в промышленных установках. в томЧИСЛ Р ДЛ 5) 0 )1)ВДРЛБНИЛ Н;е РР)еа;81)СКИХ МЯ)БИН В )ех СЛУЧЯЯХ, 1 РГДЯ Ма.1 е 18Ие(8 Г БСтРОЕН) ЫХ ДЯТЧИКОБ теМПЕРат Г:)(,."Эвест 1 О также устройг ВО дл 5)РлоВой ЗаЦИтЫ ЯСИНХРОННОГО ЗЛ)ЗКТР(2 Б)е Лтвл 5 )5 этом устройст)зе Осу)цествл,18 тсясравнениР БьХод)(ОГО няп)я;ке 1)ил Л "фи)3 ьтра, подключенного к фаза 4 обмотки статоРЯ, С ЭТЯЛОН)ЕЫМ 1 ЯПР 5)ЖЕ)4814, РИ НЯГО БЕДВИГателя УРОБЕ)Ь )еаПРЯЖЕИЛ НЯ КО)Д НСЯ)ОРЕ фтеЛЬТРЯ БОЗРаставт, ЧтО )РИВОДИТ );Откл)ОЧРниО двигатРлл.НелостаткОм э ГОГО а)ЯлОГЯ лвлеетс); БГОНИЗК 3 Я ТОЧНОСТЬ, СВЛЗЛНеая )3 ОТСУГСТ.,",1учета изменел)ий )ап )лже), л сети на изменение потерь в железе ;.атора и соотве)сВеннО, на наГ)ев Обмотки, а также низшаяэкономичность, свлзаннал с 3)ал)1 чием по"СТОЛННО ВКЛ)ое(81 НЫХ 0831 СТОООБ Б СИЛОГ)йЦВПИ,Наиболее близким по технической су)ДНОСТИ И ДОСТеЛГЯ 8)40 МУ ЗЕЗУЛЬГЯТУ ЯВЛЛБТСЯустройство ллл определения агр=ва слнх)Оннои электзиеескОЙ )а)оиы, сод 8 г)х 3)ЦРЕ СУМ)ИЯТОР и ПОДКЛ)СЧЕ)(1(ОР 5 18)ЗУИ)80(ИОННОЕ;3 Бе-но, а Як)1 8 Дате",ИК НЯГ)ПЛ"ЖРНИЯ ОбМОТК)Л СТато)эа С)енх)ОНИ)331 14 Я)ехны, Датчик реактивного тока Обмот иСТЯТОРЯ СИНХООН) ОЙ МЯБ)ИНЫ, КЬЯДе Я ГОР.4 иблок умноже ия, датчик активного тока 1.; а.ТОеа СИНХЗОННОЙ МаИ)(Ь, КГ)ЯД)ЯТО),3 )Днако. и ротот)4 и, Г: римен итель но кЯСИНХ(ПОННЬМ ЛВИГ)ТВЛЛМ Не Об)е)чае; ееобходимой точностьО, так как не учитыг)аетвлияни 8 на нагрев тех иЗменений пот 8 рь Бактив) (Ом жг лРЗВ стятОГ)а, 1 отооые име кзМЕСТО ПРИ ИЗ)18 НО)еЛЛ) ЯГНИТНОО Г)ОТО(",ВОЗ Ни Ка 0)ДИХ ВСЛВДСТБИЕ И 3 М 8 Н 8 Ий ЯК)Ч)"НОГО И) )еаКТИБНОГО ТОКЯ СТЯТОРЯ ЯСИНХРО)еНОГО ЭЛЕКТРОДВИГЯТЕЛЯ ПРИ ИЗМЕНБНИЛнагРУзкл на его валУ и НЯПРЯ 2 кеЯ на обмо.еке статора, Поэтому использование прототипа применитель)1(3 к асинхроннь 4ЭЛ 8 КТрОДВИГЯТ ОЛЯМ НЕ МОЖБТ Об 8 СПБЧИТЬ Не,"ОбхоД 4 мой наДРжноти их работы, та)( как врежимах п 8)8)ен 5(ОЙ ЯГ)2 узки на Балу, величина МОМРнта которОЙ В отдельные п)роМВЖУГКИ ВРЕМВНИ ПРОВЫ)3)ает 1(0) еиН ВЕЛ еЕОЗНаЧЕНИЕ ВРЯЩЯ)се)ЦЕГОСЛ МОМЕНта ДВИГатСля, нагрев изоляции обмотки статора можетПРЕВЫСИТЬ ДОПУСТ)ЛМОЕ ЭНЯЧЕНИЕ, ГЯКОЕ еееконтролируемое превь)цение температуоь)обмотки статора выше допустимого значеНИЯ ПРИВОДИТ Не ТОЛЬКО К П 28 Х(Дев 38 МРННОУстарению изоляции, но может являться при.,1 ИНи ВЫ Хотееа )е 4 ЯЩИ)Ы ИЗ 3 РоЯ И ОСТР "1133%5:технологического процесса,Целью изобретения является повь 8ни 8 тОчнОсти и надежнОсти устройства,1 е еТЯВЛ(е)(НЯЧ 1 Р)е, 100 ти.Я;.1)" Л8 М Ч)0В УСТ)041,Т ВО ДЛЛ ОГ 3)Р ( ЕЛЬ ) ) е) Л 53(03 еа ЯСИНХ 3011)(ОО ЭЛВК) РеЗДВИе 18 Л)1, СО;)ет)ЖЯ)РеДЯТ(ИКИ НЯПО 5)ЖВ)1 еия ЯКТ)ЕГ)ОГО и 3:ЯКТИВ5 1(ого тока статора, Г)ервый, Второй и третийК еа Д Г) Я ГО Р Ь), ( В О И М И В Ы Х С)1) а К", )( П ОД К Л ео Ч 8 Вне ЫС ) СПО ВеСТГ(у 013(1)ее) ВХОДЯМ СуММЯТООЯ,БЬ,О,", ОТОЗОГО ПОДСОЕ,ИНГ 1 и ВХОД) )ИНЕРЦИСЧ),;ОГО Звена ПРИ Этои; ВЬ); ПД (3 лте(ИКЯ.Л")ЧР)( 08ЕГС) ВЫХОДУ )лнеЗ(ИОН)ееОЕ ЗБРНОг. а ТЯК)КЕ Да Ге(ИК .) 1 Я)3 Рея)КБНИ 5, СТЯ)ТО )а,ДЯт Ие:. 3 И б СОтвстстВЕ) НО рЕЯКГИБНОГС И3,.2 ак ис(. Го токя стягог)а, первый, второй лГет 1 Й Ква,)1 ОЯ ) ООЫ 0 , )3 ЫХОДЫ КОТОРЫХпг Гкл)05(ы к со" тветс ГвуОгви:1 входа)4Г",1,"К(ЛТ ОЯ 20,е ". 0 ГР"еРеЛ тво е ОРог- и";ее,"Ь -,:;" Ьеигбач (Л 1 р ".ОМ к водуЯ ЛЯТЧИК) .3 31 ЯПОЛЖ 8 НИЯ СГЯТГ)РЗ ПОБКЛЮ-ВНВХОД ест:еьЗЯВМеого ОЛОКЯ)БЬЧИ ГаеИЯ., 3 Ые) К,". О Ргее:Д)4 НЕ 1 Гчо Лег)е . О",огоКваее)а;ОРЯ 7. ИГЗРВЫЙ 13 Х(ЗД ВЬ;:31)ЗЕМОГООЛОКЯ 9 Ве-ЧИТЯ)БЛЯ ПОДКЛ)ОЧач К ВЬ)Х(З),У Да)Гг.-.ра атеряйВГ)д БЫ)ита "-Мо О ОЛ)КЯ 0 БЫЛИ; аелие; ПОД(ееед)не) к БьКОде дятч)лкя 5 активОГО тока3 е"ЯТ 22 ае. е)ОМЕ ТОГО, БЫХСДЬе Дсп ЧИКОВ 4 И Ь318 ЯК Ге те(010 И ЯКТИБНОГО ГОКЯ СТЯ) 032 Я Г)ОДе") Коеее е СеОТБЕТС)Б 85 НО К ВХОБЯ 485)БОГОИ Те)ЕТЬЕ 0 КБЯДРЗТОРОБ 6 и Я,(орэя зависит от квэдрэ)э резкгивного тока с гэ 1 орэ,Сигнал выхода дэтчика 5 активного така стэторз посту эет нэ вход третьего квадраторэ 8 и, проходя через него, возводится квадрат, вследствие чего сигнал, поступаюгций с выхода квэдрзторэ 8 на вход сумматора 1, пропОрционален той состзвляющЕЙ потерь в электродвигателе, которая зависит от квздраторз активного тока статора,Одновременно сигналы датчика 3 напряжения статорз, дэ)чиков 4 и 5 реактив- НОГО и эктивнОГО то(э стзторэ поступают нз соответствующие Входы блока 9 вычитания, В которОм из сиГнэлз, пропорционального напряжению на статоре асинхронного электродвигателя, вычитаются сигналы, один из которых пропооционален реактивному то(у, э ВтороЙ - активному току стэторэ, Вы" ходной сигнал блока 9 вычитэния поступает нэ вход второго квадрзторэ 7 и, проходя через него, возводится в квадрат, вследствие чего выходной сигнал квэдратора 7, поступающий на вход сумматора 1, пропорционален потерям в активном железе статорэ электродвигателя с учетом соответствующего влияния нэ них Величины активного и реактивного тока статора.Сумматор 1 осуществляет сложение выходных сигналов квэдрэторов 6-8 пропорциональных соответствуощим составляощим потерь г. электродвигателе, Сигнал с выхода сумматора 1 поступает на вход инерционного звена 2, которсе по существу является тепловой моделью электродвигателя Поэтому сигнал нэ выходе инерционного звена 2 соотвегствует нагреву асинхронного электродвигателя. При необходимости учета влияния изменений температуры окрукающей среды на нагрев асинхронного электродвигателя, они могут быть учтены путем подачи соответствующе- ГО дополнительноГО сиГнэлэ нэ вход сумматора 1.ВыхОднОЙ сиГнзл устройства в зэвисимости от назначения и конкретных условий рабогы асинхронного электродвигателя может быть использован для подачи на измерительный прибор с целью визуального наблюдения за нагревом, з также для подачл в систему автоматического регулирования и ограничения режимов нагрузки или в схем релейной защитьк воздействующей на предупреждающую сигнализацию, либо на откл очение электродвигателя. Техническое преимушество предлагаемого устройс 1 вз состоит в том, что точностьопределения нагрева становится более высокой, вследствие чего предлагаемое устройство дает более достовернуюинфрмзцию о нарушении Температурногорежимз, чем прототип, и позволяет болеесвоевоеменно принять необходимые меры,что повышает надежность работы электродвигателя,Полокительный эффект достигаетсяблагодаря тому, что в предлагаемом устройстве осушествляется более полный учет факторов, влияющих на нагрев асинхронногоэлектродвигателя,Поскольку предлагаемое устройствообеспечивает более точное следованиесвоего выходноо сигнала за нагревом, создается возможность более полного использования силового электрооборудования и вто же Время повышается надежность и долговечность его рзботы за счет возможностиболее своевременного принятия необходимых мер на основе более достоверной информации,Техническая готовность предлагаемогоустройства к использованию в народном хозяйстве заключается в том, что оно можетбыть легко реализовано на базе стандартных элементов(например, на базе унифицированной блочной системы регулированияили нз микросхемах), выпускаемых промышленностью серийно.Формула изобретенияУстройство для определения нагреваасинхронного электродвигателя, содержащее датчики напряжения, активного и оеактивного тока статора, первый, второй итретий квэдрэторы, выходами подключенные к соответствующим входам сумматора,выход ксторого подсоединен к входу инерционного звена, при этом выход датчикареактивного тока статора подключен к Входупервого квадратора, а выход датчика активного тока статорэ - к входу третьего квадратора, отл ича ющееся тем. что, с цельюповышения точности и надежности устройства, в него дополнительно введен блок вычитания, у которого вход уменьшаемогоподключен к выходу датчика напряжениястатора, первый и второй входы вычитае, )го соединены соответственно с выходамидатчиков реактивного и активного тока статора, а выход блока вычитания подключен квходу второго квадратора,3 С ОСТЗ 3 ИТАЛ Ь й ИЛЗЕДЗКТО В БУГР 4 ГОЯЗ Т-Хогг Ц МОггдр-; р)О)РОКТОР1. эЗШОРИЧ ОИКНТ ССС ОИЗБООСТВОННО-ИЗДЗТРЛЬСК"1 О 4 ОНИЗТ 133 ОЧТ . Г. ЪЖГОРОД, УП,ГЗГЯРЯИЗ о 51 ИИПР 1 ГОСУД,ЗРСГЗВИН1130 1 ОЗ Х 1 ГО КОЫИт".ТЗ ГО И КОС; Вг:, .Х-,У 5.