Устройство для тепловой защитыэлектрической машины

О П И ( А Н И Е 1 и)8 И 388ИЗОБРЕТЕНИЯ ьоаз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.03.81(088.8) по делам изобретений и открытий(71) Заявитель И. П. Сыч Украинский филиал Государственного всесоюзног ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовате технологического института ремонта и эксплуатаци(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫИзобретение относится к аппаратостроению и эксплуатации электрооборудования и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для защиты электрических машин от недопустимого пере грева в аварийных режимах и для проведения тепловых измерений в электрических машинах с целью определения уровня нагрузки и использования изоляционных материалов. 1 ОИзвестно устройство по авт. св,600654, близкое по технической сущности к устройству для тепловой защиты электрической машины 1, состоящее из блока измерения, выполненного из встроенного в 15 машину термодатчика, блока контроля нагрузки электрической машины, на вход которого подается параметр, характеризующий нагрузку машины (ток, момент, скольжение и пр.), а выход подключен к перво О му входу блока питания, один выход которого подключсн на вход блока измерения, выход которого через управляющий блок подключен к исполнительному блоку. В этом устройстве, в частности, блока контроля нагрузки состоит из токового реле, включенного в цепь питания электрической машины, замыкающий контакт которого управляет величиной тока, проходящего через термодатчик, в функциональной зависимости от тока нагрузки машины, и тем самым реализует способ тепловой защиты, описанный в этом же свидетельстве. Согласно этому способу для обеспечения оптимальной точности следования температуры термодатчика за температурой обмотки путем исключения влияния инерционности его подогревают пропускаемым током в течение времени работы машины, причем величину тока поддерживают в функциональной зависимости от ее нагрузки по уравнению: где 1 н - ток в цепи питания термодатчика;/ - плотность тока в обмотке;р - удельное сопротивление обмотки;С, - удельная объемная теплоемкостьобмотки;Сл - теплоемкость термодатчика;1 хл - сопротивление термодатчика,Указанное устройство достаточно точно реализует способ при использовании термодатчика, сопротивление которого до достижении температуры срабатывания прак 811388тически не изменяется (например позистора). Но для получения характеристик нагрева электрической машины в различных режимах работы и в течение всего времени работы необходимо применять термо датчик по возможности с наибольшим температурным коэффициентом сопротивления на всем диапазоне рабочих температур, Это необходимо для обеспечения максимальной чувствительности устройства и доста точной точности контроля теплового состояния электрической машины. Но одновременно с увеличением температурного коэффициента сопротивления возрастает и погрешность измерения, Так, например, на грев термодатчика с постоянным температурным коэффициентом сопротивления при адиабатическом нагреве обмотки с достаточной точностью описывается выражением: 20О Сд й,1+ ЙтРр фр1 т КТРр / Р Л,+ Ф) 25 1+К, Ро ар Погрешность измерения, как разностьмежду температурой меди и термодатчика,в любой момент времени равна;3016 д=6,1 1 +1 + Н,Рр а1+ КтРрдр 1 тйт Рдр / 35где О - превышение температуры термодатчика над температуройокружающей электрическую машину среды, град; 40Ом - адиабатическая скорость нагрева обмотки электрической машины, град/с;1 - время работы;Й, - тепловое сопротивление междутермодатчиком и обмоткой;Р - мощность, выделяющаяся втермодатчике в начальный момент времени;ав - температурный коэффициентмощности термодатчика, равный изменению его мощностипри нагреве на один градус;О,в - адиабатическая скорость нагрева термодатчика в начальныймомент времени, град/с.Из выражения (3) следует, что погрешность измерения является функцией и от величины температурного коэффициента мощности, а следовательно и от темпера турного коэффициента сопротивления. Аналогичный вывод следует и при рассмотрении других нестационарных режимов работы электрической машины и других типов термодатчиков. 65 Поэтому главным недостатком вышеуказанного устройства является невозможность компенсации погрешности измерения от влияния термовыделения в теле термодатчика от температурного изменения протекающего по нему тока,Целью настоящего изобретения является повышение точности контроля теплового состояния электрической машины путем снижения влияния тепловыделения в теле тсрмодатчика от температурного изменения протекающего по нему измерительного тока,Поставленная цель достигается тем, что в описанную структурную схему устройства дополнительно введен блок сравнения, один вход которого подключен к второму выходу блока питания, другой - к выходу блока измерения, а выход через управляющий блок подключен к исполнительному блоку и на второй вход блока питания.Данное конструктивное решение для исключения погрешности от влияния температурного коэффициента сопротивления позволяет мощность, выделяющуюся на термодатчике, поддерживать практически независимой от температуры нагрева (ад=О).Так, например, для термодатчика с постоянным положительным коэффициентом сопротивления мощностьу 2Рр -ЯВ 1+ 0)Анализируя выражение (4), можно сделать вывод, что для соблюдения указанного условия необходимо изменять напряжение на термодатчике по определенному закону в функции от температуры нагрева. В данном случае поддерживать его равным: л =1 +11В выражениях (4) и (5):Ув - напряжение на термодатчике вв любой момент времени;У - напряжение на термодатчике вначальный момент времени;Я - сопротивление термодатчика вначальный момент времени;Й - температурный коэффициент сопротивления,Так как наличие блока контроля нагрузки позволяет обеспечивать равенство начальных скоростей нагрева обмотки и термодатчика (0,=0,в), то погрешность повыражению (3) становится равной нулю,На чертеже представлена структурнаясхема устройства для тепловой защитыэлектрической машины,Устройство содержит блок питания 1, ккоторому подключены выход блока контроля нагрузки 2 и выход управляющего блока 3; блок измерения 4, подключенный квыходу блока питания и входу блока срав 811388нения 5, который дополнительно связан с выходом блока питания и входом управляющего блока, и цсполнительньй блок 6, подклоченный на выход управляющего блока и ца вход коммутирующего блока 7,Устройство работает следующим образом.Прц любом рекиме работы машины па вход блока контроля нагрузки 2 поступает возмущающий сигнал (1), и ца выходе появляется сигнал в функции от нагрузки электрической машины, который воздействует на блок питания 1 и тем самым управляет величиной тока в цепи блока измерения 4 по закону 11). Одновременно на блок измерения воздействуют тепло обмотки электрической машины и потери в самом термодатчике, поэтому на выходе этого блока сигнал будет функционально зависим как от нагрузки электромашины, так и от изменения температуры термодатчика. Этот суммарный сигнал подается на один вход блока сравнения 5, а на другой вход этого блока поступает опорный сигнал с выхода блока питания, равный или пропорциональный сигналу, поступающего с этого же блока на блок измерения и функционально зависимый от нагрузки.В блоке сравнения 5 оба сигнала сравниваются, выделяется 1 напрцмер, путем вычитания этих сигналов) и поступает на выход сигнал, зависцмый только от температуры (от изменения сопротивления термодатчика). Этот сигнал усиливается ц преобразуется в управляющем блоке 3 и подается на второй вход блока питания, через который он изменяет напряжение на термодатчике по выражению (5), поддеркивая мощность на нем не зависимой от изменения сопротивления. Кроме того, этот 5 1 О 15 20 25 30 35 сигнал подается ц ца цсполнцтельньш блок, который в зависимости от величины поступаощего на него сигнала управляет работой элсктрцческоц машины через коммутцруощцблок 7 ц фиксирует ее тепловое состоя ше на измерительных приборах.11 сцользованце предлагаемого устройства для контроля теплового состояния электр: .сокм. шпцы позволяет производить Ге; выс цзсреп 5 с оольцей тчцст,о так как црактцчес(ц исключается влцяццс ццсргцонцостц тсрмодатчцков и температурного цзмепенця протекающего через него тока на величину погрешности измерения, что позволяет с большей достоверост о судить о тепловых нагрузках констр ктцвных элементов элект 1 цчес(ой машины и предотврагцать цх перегрев в аварийных режимах.Формул а изобретенияУстройство для тепловой защиты электрической машины по авт. св.600654, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем снижения влияния тепловыделения в теле терм одатчцка от протекания по ему измерительного тока, оги дополнительно сцаожено блоком сравнения, один вход которого подключен к второму выходу блока питания, второй вход блока сравнецця присоединен к выходу блока измерения, а выход блока сравнения через управляющий блок присоединен к исполнительному блоку и к второму входу блока питания.Источнцкц ццформапцц,принятые во внимание прц экспертизе 1. авторское свидетельство СССР600654, кл. Н 021-1 5/04, 1975 (прототип).Корректор Л. Орлова Редактор Б. Федотов Заказ 646/5 Изд.303 Тираж 694 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, К, Раушская наб., д. 45 Типография, пр. Сапунова, 2