Тепловой аналог электродвигателя

Союз СоветсинкСоцнапнстнчесинзРеспублик К АВТОРСКОМУ ИЪСТВУ льное к авт, свил-ву(61) Дополни (22) Заявлен Б)М. Кд Н 02 Н 7/085 с присоелинением заявки М еударстееккыИ квинтет СССР о делан изобретение к аткрыткк23)пр ори тет блнко у вано 15.06.82 Бюллетень М 22 ата опубликования описания 15. 06 . 82(72) Авторы изобретения Знаме онецкий ордена Трудовог политехнический ин Красно) ТЕПЛОВОЙ АН ЕКТРО ВИГАТЕ Изобретение относится к электротехнике, предназначено для создания тепловой модели электродвигателя, которая может быть использована в устройствах тепловой защиты электродвигателей.Известно устройство для релейной защиты от перегрева, позволяющее воспроизводить температуру обмоток электродвигателя, основанное на том; что если на вход контура, состоящего из сопротивления и емкости, постоянная времени которого равна постоянной времени нагрева электродвигателя, подавать напряжение, пропорциональное квадрату тока нагрузки электродвигателя, то напряжение на емкости будет пропорционально температуре обмоток электродвигателя и изменяться по тому же закону 11.Это устройство, выполненное с активно-емкостным контуром, на входе которого устанавливается квадратор для воздействия напряжения вторичной,80 (21) 2959370/2 Йобмотки трансформатора тока в квадрат, не находит широкого применения, так как обладает .целым рядом существенных недостатков.В связи с тем, что электродвигатель в тепловом отношении является неоднородным телом и его кривые нагрева и охлаждения представляют собой суммы экспонент, замена кото" рых эквивалентной экспонентой приводит к тому, что несмотря на то, Что общая длительность теплового пере" ходного процесса двигателя и его теплового аналога будет одинаковой . имеются существенные отклонения на начальных этапах переходного процес. са, особенно для кривой охлаждения. Поэтому при работе двигателя с переменной нагрузкой или повторно- кратковременным режиме происходит постоянное накопление ошибки рассогласования, которое приводит в конечном счете к значительному расхождению показания теплового анало3 9361 га и истинной температуры обмоток электродвигателя, Это существенно ограничивает функциональные возможности устройства защиты от перегрева и снижает точность его работы.Наиболее близким к изобретению , по технической сущности является устройство для защиты электродвигателя от перегрева, содержащее тепловой аналог, представляющий собой актив но-емкостный контур, причем с целью учета процессов теплообмена между обмотками и активным железом ак" тивное сопротивление контура шунтировано нелинейным сопротивлением, И Подобный подход дает более точное совпадение кривых нагрева и охлаждения двигателя с кривыми тепловогоаналога 2 Д,20Основным. недостатком данного устройства является то, что в схеме теплового аналога используется нелинейный элемент, вольт-амперная характеристика которого должна менять ся для двигателей разного типа, разной мощности и даже режима работы ( охлаждения и нагрева. Это значи" тельно снижает функциональные возможности устройства. Выбор необходимо ю30 го нелинеиного элемента для теплово" го аналога связан с анализом переходных процессов в нелинейных цепях, что снижает точность подбора кривых теплового аналога, а следовательно, и точность работы устройства. Кроме того, значительное расхождение кривых нагрева и охлаждения в предла. гаемой схеме учитывают добавлением только активного сопротивления, что снижает точность подбора кривой охлаждения и: срабатывания устройства в повторно-кратковременном режиме работы двигателя.Цель изобретения " более точное моделирование теплового состояния электродвигателяДля достижений поставленной цели тепловой аналог выполнен в виде слож ной активно-емкостной цепи, .состоящей только из линейных элементов. з 0На фиг. 1 приведена схема предлагаемого теплового аналога; на фиг. 2 - схема его включения в устройство тепловой защиты.Тепловой аналог представляет со- М бой сложную активно-емкостную цепь (фиг.1 О), в которой последовательно с сопротивлением 1 и емкостью 2 вклю. 87 4 чена параллельная ветвь из активныхсопротивлений 3, 1 и емкости 5, причем в ветви активного сопротивления1 имеется ключ 6. На фиг 1 Б ключ 6заменен вентилем 7. Устройство защиты двигателя от перегрева, аыполненное на основе предлагаемого теплового аналога, состоит из трансформатора тока 8, квадраторатеплового аналога 10 и исполнительного механизма 11. Трансформатор тока включен в силовую цепь электродвигателя. Напряжение его вторичной обмотки подается на вход квадратора, в котором формируртся сигнал, прямо пропорциональный греющим потерямэлектродвигателя. Этот сигнал пода"ется на вход теплового аналога. Параметры аналога подбираются такимобразом, что изменение напряженияна обкладках конденсатора 2 прямопропорционально температуре обмотки двигателя, Когда напряжение на зажимах конденсатора 2 достигает значения, соответствующего предельно допустимой температуре нагрева обмотки электродвигателя, исполнительный механизм подает сигнал на снижение нагрузки или отключение двигателя, При работе электродвигателя ключ 6 замкнут, а при отключении его - ра" зомкнут, за счет чего учитывается .различие кривых нагрева и охлажде" ния двигателя. Известно, что электродвигатель в тепловом отношении представляет собой неоднородное тело, которое можно представить в виде нескольких тел, обладающих различными теплоем" костями и соединенных между собой тепловыми сопротивлениями, величина которых различна при включенном и отключенном двигателе, поэтому кривые теплового переходного процесса представляют собой сумму экспонент с различными постоянными времени, зависящими от теплоемкости тел и тепловых сопротивлений. Распростра" ненное представление двигателя в виде двух тел позволяет учесть основные различия теплоемкостей обмо" ток и активного железа. Кривые нагрева и охлаждения в этом случае представляют собой сумму двух экспонент с малой и большой постоянными времени, условно называемыми постоянными меди и стали. Экспериментальные кривые нагрева и охлажде5 93618ния подтверждают справедливостьтакого подхода и хорошо аппроксими"руются двумя экспонентами с малойи большой постоянными времени,Попытка аппроксимировать кривые 5теплового переходного процесса од"ной экспонентой приводила к тому,что, хотя общая длительность переходного теплового процесса истиннойи аппроксимирующей кривых была оди- Внаковой, наблюдались значительныеотключения на промежуточных этапахпереходного процесса, особенно длякривой охлаждения, поэтому если длядлительного режима работы двигателяс постоянной нагрузкой это не приводит к существенным ошибкам, топри переменной нагрузке или в повторно". кратковременном режимах работыэлектродвигателя происходит постоянное накопление ошибки и сигнал навыходе теплового аналога значительноотличается от истинной температурыобмотки двигателя.Предлагаемый тепловой аналог со" 2держит два реактивных элемента ( конденсаторы 2 и 5), поэтому кривыепереходного процесса в нем представляют сумму двух экспонент .с малойи большой постоянными времени, зю,что обеспечивает хорошее совпадениес кривыми нагрева и охлаждения 7 6электродвигателя на всех этапах пере. ходного процесса при любых режимах работы двигателя. Кроме того, предлагаемый тепловой аналог выполнен на базе только линейных элементов, что значительно облегчает настройку и подбор необходимых параметров аналога, а Следовательно, и большую точность работы устройства защиты от перегрева электродвигателя в целом.Формула изобретенияТепловой аналог электродвигателя,содержащий резистивно-емкостный контур, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью более точного моделиро"вания теплового состояния электродвигателя, последовательно с вышеупомянутым контуром включена цепь из параллельно соединенных двух сопротивлений и конденсатора, причем в ветвьодного из сопротивлений включен ключили вентиль.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Риман Я.С. Защита подземныхэлектроустановок угольных шахт. И.,"Недра", 1977, с. 150"152.2. Авторское свидетельство СССРУ 19773 Ь, кл. Н 02 Н 7/08, 1966..Ке Реда кто евеееее Заказ 4 ееевю е етираж 669 ПИИПИ Государственного комитета:СССРпо делам изобретений и открмтийИосква, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5ее 38/64 сное