Устройство для тепловой защиты электродвигателя

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Севетскик Социалистических Республик(51)М. Кл. Н 02 Н 5/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УЛК . 621З 16.925(088.8) Дата опубликования описания 260779 В,л, савченко, В.и, скуденнков, В,В; парф аф л 1 :,:;Со 1 31. и Ю,ф, Першин(72) Авторы изобретения Карагандинский филиал Особого конструкторского бюро(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к схемам за" щиты электрических двигателей, реагирующим на ток перегрузки, и может быть использовано в металлургическом производстве, например в системе автоматического регулирования толщины полосы, прокатываемой в прокатном стане для тепловой защиты электродвигателей нажимных винтов.Известно устройство для тепловойзащиты электродвигателей, которое содержит аналоговую схему, вьптолненную.из резистора и конденсатора. Устройст" во также содержит цепь нагрузки, за" 15 ряжающей конденсатор со скоростью, зависящей от тока, потребляемого электромашиной, термистор, размещенный в обмотке электромашины, схемудля измерения температуры, детектор 20 температуры, детектор уровня, отключающий электромашину, если напряжение на выходе схемы для измерения температуры превыаает заданную величину, в котором моделируется тепловая цепьзащищаемой электрической машины и сравнивается напряжение на выхода мо- дели с заданной величиной, При превышении напряжения на выходе моделирующего устройетва над заданным устрой- ЗО 2ство защиты откаючает электродвигатель (13 .НедостаткоМ этого устройства является неизбежность прерывания процессадля отключения -электродвигателя сцелью его охлаждечния,Известно устройство, содержащеерассеивакаие тепловые средства, соединенные с нагрузкой, и тиристор. Дваглавных электрода тиристора соединеныпоследовательно с нагрузкой, Последовательное соединеййе резистора и конденсатора образует цепь, включеннуюпараллельно главным электродам тиристора, параллельнО цепи" включен термистор.с отрицатбльнйм температурнымкоэффициентом, Точка между резистороми конденсаторбм соединена С управляющнм электродом тйристора, Тиристорустанавливают в непосредственной близости от рассеивающей тепло среды 21 .Недостатком этого устройства также является то,чтО зйаитка от перегрузки двигателя основана наотключениидвигателя с целью охлаждения, что прерывает технологический процесс, в которбм действует этот двигатель,Известно также устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее датчик тока якоря двигателя,675517 Фквадратический преобразователь, интегратор, блок двигателя, задатчик макси"мальнбго "нагрева двигателя, элементсравнения, регулятор тока, тиристорный преобразователь, регулятор скорос-ти, тахогенератор, задатчик скорости,При этом выход датчика тока соединенсо входом квадратичного преобразователя, выход которого соединен с од.ним из входов интегратора. Датчиктемпературы установлен э корпусе двигателяи выход его соединен с вторым 10входом интегратора, Оба выхода интегратора соединены со входами блока вычитания, выход которого соединен содним входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом 15задатчика максимальногб нагрева, Выход элемента сравнения соединен с одним из входов регулятора тока, второйвход которого соединен с выходом регулятора скорости. Один из входов регулятора скорости подключен к выходузадатчика скорости, а другой присоединен к выходу тахогенератора, уста"новленного на одном валу с двигателем 3125Устройство работает следующим образом,В квадратичном преобразователеобразуется квадрат величины измеряемого тока якоря двигателя, сигнал с его выхода подается на входинтегратора, в котором сигнал Р преобразуется э И . Из этой величины вблоке вычитания вычитывается величина, пропорциональная отводу тепла вякоре, Результат вычитания пропорцио-, З 5нален температуре двигателя и сравнивается в элементе сравнения с величиной напряжения, пропорциональной макв:симально допустимойтемпературе дляякоря. Напряжение, пропорциональное . 40максимально допустимой температуре,подается с задатчика, В регулятОретока изменением уставки максимальноготока обеспечиэается соответствие зна-чений. 45Недостатком этого устройства является то, что для уменьшения нагревадвигателя уменьшают уставку максимального 1 ока, что неприемлемо для неко-торых позиционных систем со случайнымуправлякюим воздействием, напримердля нажимных винтов клети прокатногостана, так как может привести к ситуации когда пусковой момент двигателяокажется, меньше статического моментасил сопротивления и двигатель остановится." Целью изобретения является предот- вращение недопустимого перегрева двигателя путем изменения эквивалентноготока без изменения пускового тока и 60без отключения двигателя,Это достигается тем,.что в предложенное устройство для тепловой защитыэлектродвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока якоря двигателя, квадратичный преобра" ователь и первый интегратор, задатчикаксимальйо допустимого нагрева и первый элемент сравнения, дополнительновведены второй элемент сравнения,два блока деления, блок умножения, задатчик коэффициента перегрузочной способности по току, задатчик эоны нечувствительности, залатчик постояннойвеличины и регулятор положения исполнительного механизма, при этом задатчик максимального нагрева выполнен ввиде последовательно соединенных задатчика квадрата номинального тока ивторого интегратора, выход которогоявляется выходом упомянутого задатчика, причем выход упомянутого первогоинтегратора соединен с одним из входов первого блока деления, второйвход которого подключен к выходу второго интегратора, а выход первого блока деления соединен с первым входомпервого элемента сравнения, второйвход которого подключен к выходу задатчика коэффициента перегрузочнойспособности, а выход последнего соединен также с одним из входов второгоэлемента сравнения, ко второму входукоторого подключен выход задатчика,постоянной величины, при этом каждыйиз выходов обоих элементов сравненияподключен ко входам второго блока де"ления, а выход последнего соединен спервым входом блока умножения, ковторому входу которого подключен выход задатчика эоны нечувствительности,причем выход блока умножения подключен ко входу регулятора положения исполнительного механизма.На чертеже показана структурнаясхема предложенного устройства.Устройство для тепловой защитыэлектродвигателя состоит из датчикатока 1 якоря двигателя, квадратичногопреобразователя 2, вход которого соединен с выходом датчика тока 1, интегратора 3, вход которого соединенс выходом квадратичного преобразователя 2, а выхбд - с первым блоком деления 4, к второму входу которого подсоедийен выход задатчика 5 максимально допустимого нагрева, состоящего из,последовательно соединенных задатчиков квадрата номинального тока б и интегратора 7, выход которого являетсявыходом задатчика 5 максимально допустимого нагрева,С выхода блока деления 4 сигнал поступает на вход первого элемента сравнения 8, к второму его входу подключен выход первого .задатчика 9 коэффицйента перегрузочной способности двигателя, Этот же выход задатчика 9 под.ключен к входу второго элемента сравнения 10, к второму входу которого подключен эйход второго задатчика 11 постоянной величины, представляющеи собой единичную Функцию,Выходвторого элемента сравнения10 подключен к первому входу второгоблока деления 12, к второму входу5 б 755 которого подключен выход первого элемента сравнения 8, Выход второго блока деления подключен к первому входу блока умножения 13, к второму входу которого подключен выход эадатчика зоны нечувствительности 14, а выход блока умножения 13 - к регулирующему 5 величину зоны нечувствительности входу регулятора положения 15 исполнительного механизмаУстройство работает следующим обра зом. ЧОДля защиты двигателя от тепловой перегрузки необходимо, чтобы зона нечувствительности регулятора положенияУ исполнительного механизма, например нажимных винтов, удовлетворяла неравенствуЛг -12 дг ( 7 э/7 ) ггде Л - перегрузочная способностьдвигателя по току 1н - номинальный ток. двигателя;3 - эквивалентный ток двигателя;У - установленная зона нечувствительности регулятора положения,Такая зависимость получена следую" щим образом.Среднее число выбросов стационарного нормального процесса с нулевым средним под уровнем +О за время Т 17 6Иэ выражения (4) получаеми, приравнивая выражения (5) и (3),получим Рэа кд щ6 с 0Из полученных соотношений после не.сложных преобразований получаем, чтодля выполнения неравенства.7 эн 7 н при эс7 ннеобходимо выполнйть зависимость1 гф г гба 113 1)7 н lС датчика тока 1 сигнал, пропорциональный Фактическому току контролируемою двигателя, поступает на вход квадратичного преобразователя 2, на выходекоторого образуется сигнал, пропорциональный квадрату фактического токакоторый поступает на вход интеграто-,ра 3 и преобразуется в сигнал, продорциональиый интегралу от квадрататока т1 М то.,2, гогде Т - время интегрирования,Сигнал с интегратора 3 поступаетна первый вход первою блока деления4, на второй вход которого поступаетс выхода задатчика 5 максимально допустимого нагрева сигнал, пропорциональный интегралу от квадрата номинального тока двигателя 20 5 го про- воздейой слу- пребыва- ниже йн ще блока деления 4внения 8 поступаС выхода первна вход элементает сигнал40 с;г,И изводсса.остьФУ и ТЭвТЗнг 7 н /7 дЧфна второй вход элемента сравнения 8поступает сигнал с первого задатчика9 коэФфициента перегрузочной способТ3но"сти Л., где эти сигналы алгебраически суммируются, и на выходе элемента 8 сравнения Формируется сигнал 0 4 ( - г) ф7 нкоторый поступает .на вход второго блока деления 12. На входы второго элемента сравнения 10 поступают сигналыс выходов задатчика 9 и задатчика 11,с выхода же второго элемента сравнения 10 на .второй вход блока Деления12 поступает сигнал алгебраическойсуммы выходных сигналов задатчиком 9и 11 у(Б): -е еМт 7 Д ЧВс о(3 пределятв Л в На выхоформируетс деления де В - перегрузочная способность двйгателя по токУ: ,. 651 н - ноьикальный ток двигателя.к(11) вход бло сЧ = - ( -Е 2 Д Гу ЫУ 3 ггде О( " дисперсия слуцесса (управлствия);Р(И " дисперсия прочайного процеСредняя продолжительнния процесса выше уровняуровня - 111: 2 Т 1-Р ф)где О, = 1 Р Ч 1Аппроксимируя ФункцилучимТ с 2 Т, (к + кг б с ) 1где К, = сопЯ,Кг = сопэ 1в рабочих ди апа зон ах,Эффективный ток двигется по Формуле де второго блокая сигналЛг 1г (7 э)2 форый поступает на первыйЛ, Васьковаемеш Ко ект тец Подписи ираж 856 рственног зобретени а ЖЗаказ 4323/45 ЦНИИПИ Гос по дела 113035 Иокомитета СС и открытийа ская н б 5 ул ктная 7 6755ка умножения 13, йа второй вход которого поступает с задатчика 14 зоны нечувствительности сигнал, пропорциональный заданной эоны нечувствительности У, Указанные величины перемно-,жаются в блоке умножения 13, и с выхода последнего на вход регулятора положения 15 поступает сигнал, пропорциональный величине скорректированнойзоны нечувствительностилй -1л (Э 1 (МЙ) 10ЭнВ регуляторе положения устанавливается новая зона нечувствительностиЦ, при которой эквивалентный ток неповьааает номинальный, что удовлетворя ет условию допустимого нагрева двигателя,Предложенное устройство способствует Повышению качества продукции в тех"нологических процессах, так как приего использовании двигатель не отклю"чается, а лишь изменяется режим егоработы, Так, например, в системе регулирования толщины полосы и прокатныхалтанах электродвигатели нажимных винтов, изменяя режим работы, продолжают 25положительно влиять на разнотолщиннОсть прокатываемой полосы, что невозМожно при полном отключении двигателей. Устройство также увеличиваетдолговечность двигателей, так как под держивает тепловой режим в заданныхпределах. Формула изобретенияУстройство для тепловой защиты эЛе-ктродвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока якоря двигателя, квадратичный преобразова тель и первый интегратор, задатчик 40 максимально допустимого нагрева и йервый элемент сравнения, о т л и ч а ю-. щ е е с я тем, что, с целью предотСост авительДЩУ Р У и. лиал ППППатент , г, Ужгор 17 8вращения недопустимого перегревадвигателя путем изменения эквивалентною тока без изменения пускового тока и без отключения двигателя, внего дополнительно введены второй элемент сравнения, два блока деления,блок умножения, задатчик коэффициента перегрузочной способности по току,задатчик зоны нечувствительности, задатчик постоянной величины и регулятор положения исполнительного механизма, при этом задатчик максимальногонагрева выполнен в виде последовательно соединенных задатчика квадрата номинального тока и второго интегратора, выход которого является выходомупомянутого эадатчика, причем выходупомянутогопервого интегратора соединен с одним из входов первого блокаделения, второй вход которого подключен к выходу второго интегратора, а .выход первого блока деления соединенс первым входом первого элементасравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика коэффициента перегрузочной способности, а выходпоследнегосоединен также с одним извходов второго. элемента сравнения, ковторому входу которого подключен выход задатчика постоянной величины,при этом каждый иэ выходов обоих элементов сравнения подключен ко входамблока деления, а выход последнегосоединен с первым входом блока умножения, ко второму входу которого подключен выход задатчика зоны нечувствительности; причем выход блока умножения подключен ко входу регулятора положения исполнительного механизма.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Патент Франции Р 2214186,кл, Н 02 Н 7/00, 19732. Патент США Р 3846674, 1972.3. Патент ФРГ Р .2431540,кл, Н 02 Н 7/08, 1974