Способ тепловой защиты электродвигателя

(51)5 Н 02 Н 5/04, 7/08 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТО 2 меняющейся температурой обмоток, Целью изобретения является повышение эффективности защиты путем увеличения использования нагрузочной способности электродвигателя при переменной нагрузке, Поставленная цель достигается тем, что измеряют температуру двигателя и при превышении допустимой температуры измеряют продолжительность температурного воздействия, Если в течение допустимой продолжительности температурного воздействия температура обмотки не снизится ниже допустимой температуры, то формируют сигнал на отключение электродвигателя. В случае достижения температуры значительного превышения, снижающей срок службы изоляции, формирует сигнал на отключение электродвигателя без выдержки времени. 2 ил. ного использования перегрузочнойности электродвигателей, имеющименный характер нагрузки.Наиболее близким к изобретениется способ тепловой защиты элеской машины и устройство досуществления, основанный на измтемпературы обмотки термодатчикадогревом от пропускаемого. через нвеличину которого поддерживают в фональной зависимости от нагрузки для в течение времени его рпреобразовании и формировании вго сигнала в случае превышения полго над уставкой.Недостаток известного способачается в том, что они, реагируя на д пособ- перект- асзаклю- опустиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Саратовский институт механизации сельского хозяйства им. М,И.Калинина (72) Г,П.Ерошенко, Б.Р.Калыков, Ф.М.Камалиев и Н.С,Жексембиева(56) Авторское свидетельство СССР М 632028, кл. Н 02 Н 5/04, 1978.Авторское свидетельство СССР М 600654, кл. Н 07 Н 5/04, 1978.(54) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к защите электродвигателей от аварийных режимов, в частности от перегрева, и предназначено для защиты электродвигателей, работающих в режиме переменных нагрузок с быстроизИзобретение относится к защите эле родвигателей от аварийных режимов, в ч тности от перегрева, и предназначено для защиты электродвигателей, работающих в режиме переменных нагрузок с быстроизменяющейся температурой обмоток.Известен способ защиты электродвигателя от перегрева, основанный на измерении температуры лобовых частей фаз обмоток двигателя, преобразовании ее в электрический сигнал, сравнении полученного сигнала с эталонной величиной, причем измерение температуры производят в стыках лобовых частей одной фазы обмотки электродвигателя с двумя другими.Недостатком известного способа является то, что он не позволяет добиться полю явля- ктричея его ерении ми с пох тока, ункцивигааботы, ходн- очен1721693 10 Чмакс Смакс+ Чмин Смин = Т. (5) Из уравнения (5) находим соотношениепродолжительности воздействия повышенной температуры и продолжительности цик ла изменения температуры, гарантирующеесохранение нормативного срока службы электродвигателя: С макс 1 - Чмин20 Т Чмакс Чмин"а 50 мую температуру изоляции по классу нагревостойкости, не учитывают характер ее изменения, вследствие чего снижается средний коэффициент загрузки электродвигателя по мощности, а следовательно, не полностью используется нагрузочная способность электродвигателя при переменной нагрузке с быстроизменяющейся температурой обмотки,Теоретический анализ и опытные данные показывают, что срок службы электродвигателя в основном определяется износом изоляции его обмоток, который зависит от температуры обмоток и продолжительности ее воздействия. Согласно теории старения изоляции температура изоляции, превышающая ее допустимую температуру по классу нагревостойкости, сокращает, а температура изоляции, меньшая допустимой, увеличивает срок ее службы.Износ изоляции электродвигателя при переменной нагрузке определяется следующим уравнением: ГДЕ Рмакс, Чмакс, Смакс СоотавтСтВЕННО ИЗНОС изоляции, относительная скорость и продолжительность износа при температуре изоляции, превышающей ее допустимое значение по классу нагревостойкости;Гмин, Чмин, Смин - соответственно износ изоляции, относительная скорость и продолжительность износа при температуре изоляции, меньшей, чем ее допустимое значение;Гсл - общий износ за один цикл изменения температуры изоляции.Относительная скорость износа характеризует изменение срока службы при температуре, отличающейся от допустимой температуры изоляции по классу нагревостойкости, и определяется; гдеБ - базовый срок службы изоляции, принимаемый за нормативный срок службы при определенной неизменной температуре, равной температуре изоляции по классу нагревостойкости;с - срок службы при рассматриваемой температуре изоляции.Для поддержания срока службы электродвигателя при переменной нагрузке, равным нормативному, относительная скорость износа Ч должна быть равной единице, при этом соблюдается следующее условие:Гсл = абаз, Р) гДЕ абаз = ЧбазТ = Т; (4) Т = Смакс + Смин Тогда с учетом условия (3) и выражения(4) можно записать В свою Очередь согласно правила Мон- тзингера где Ьсв - приращение температуры, сокращающее срок службы изоляции вдвое;одоп - допустимая температура изоляции по классу нагревостойкости;тмакс - температура, превышающая г ДОпТмин - тЕМПЕРатУРа, МЕНЬШаЯ,ЧЕМ Сдоп, Допустимая продолжительность воздействия повышенной температуры определяется из уравнения (6) с учетом формул (7) следующим образом; Таким образом, при выполнении условия (8) фактический срок службы электродвигателя не ниже нормативного, несмотря на кратковременный перегрев изоляции обмоток выше допустимой температуры изоляции по классу нагревостойкости,Целью изобретения является повышение эффективности защиты путем увеличения использования нагрузочной45 50 55 способности электродвигателя при переменной нагрузке,Поставленная цель достигается тем, что в способе тепловой защиты электродвигателя, основанном на измерении температуры обмотки термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, величину которого поддерживают в функциональной зависимости от нагрузки двигателя в течение времени его работы, преобразовании и формировании выходного сигнала в случае превышения полученного сигнала над уставкой, дополнительно измеряют температуру обмоток добавочными термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, преобразуют и формируют сигнал на измерение продолжительности температурного воздействия в случае превышения полученного сигнала над уставкой добавочных термодатчиков, сравнивают продолжительность температурного воздействия с допустимой продолжительностью температурного воздействия и в случае превышения продолжительности температурного воздействия над допустимой продолжительностью температурного воздействия формируют сигнал, отключающий электродвигатель от сети, при этом допустимую продолжительность температурного воздействия определяют по формуле:л лмин - "ДопьвДОЙд л-тЬ макс - с Аооьсв При этом уставку термодатчиков, формирующих выходной сигнал, выбирают равной температуре, превышающей допустимую температуру изоляции по классу нагревостойкости, а уставку добавочных термодатчиков выбирают равной допустимой температуре изоляции по классу нагревостойкости.На фиг.1 дана блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - кривые, поясня ющие способ.При пуске электродвигателя с холодного состояния, когда по обмотке электродвигателя проходит пусковой ток, реле срабатывает и своими контактами 1 и 2 шунтирует токоограничительные сопротивления В 4 и В 5. Это приводит к тому, что через термодатчики пойдет ток такой величины, который обеспечит нагрев термодатчиков, равный нагреву обмотки электродвигателя от пускового тока, При нормальном режиме по истечении времени пуска реле отключается и через термодатчики проходит нормальный рабочий ток, Термодатчики 5 10 15 20 25 30 35 40 В 1,В 2,ВЗ,В 6 Я 7,В 8 продолжают контролировать температуру обмотки.При перегрузке срабатывает токовое еле, шунтирует сопротивления В 4 и В 5, Нагрев термодатчиков следует за нагревом обмотки, При превышении температуры изоляции допустимой температуры по классу нагревостойкости (уставки добавочных термодатчиков) сопротивления термодатчиков В 6 Я 7,В 8 езко возрастают и реле К 2 контактом К 2 отключает реле 3 времени, которое начинает измерение продолжительности температурного воздействия и сравнение ее с допустимой продолжительностью. Если до истечения допустимой продолжительности температурного воздействия температура изоляции не снизится ниже допустимой температуры, то реле 3 времени своим контактом 4 отключает пускатель 5, который контактами 5, 5, 5 отключает электродвигатель от сети. Если до истечения допустимой продолжительности температурного воздействия температура изоляции снизится ниже допустимой, то реле К 2 контактом К 2" включает реле времени и устанавливает его на положение нового счета времени. Двигатель при этом остается включенным в сеть, В случае опрокидывания электродвигателя с номинального режима в режим заторможенного ротора температура изоляции достигает температуры, снижающей срок службы электродвигателя уставки позисторов В 1 Я 2 ЯЗ). Сопротивления термодатчиков В 1 Я 2 ЯЗ резко возрастают и реле К 1 контактом К 1 отключает пускатель 5 без выдержки времени, который своими контактами 5, 5, 5 отключает электродвигатель от сети.1 111Реализацию предлагаемого способа тепловой защиты электродвигателя поясним на следующем примере; Допустим, при переменной нагрузке электродвигатель нагревается по кривой, приведенной на фиг.2. В случае использования известного способа и устройства защиты уставку термодатчиков выбирают равной допустимой температуре по классу нагревостойкости гдов, при которой большую часть времени температура изоляции находится ниже одоп, что свидетельствует о недоиспользовании мощности электродвигателя (фиг,2 а).При изменении уставки термодатчиков одоп до такако для увеличения коэффициента средней загрузки электродвигателя может иметь место преждевременный износ изоляции, сокращающий срок службы электродвигателя, из-за того, что температура изоляции может находиться выше тд, нониже тмакс, при которой защита не срабатывает (фиг.2 б).Если в данном случае уставку термодатчиков оставить равной, то технологический процесс прерывается частыми отключениями электродвигателя (точка А,В и т.д., фиг.2 б),При таком же графике нагрева использование предлагаемого способа позволит увеличить коэффициент средней загрузки электродвигателя, так как перегрузки, длительность которых меньше допустимой продолжительности температурного воздействия одоп по уравнению (8), не вызывают отключения электродвигателя, но и не снижают нормативный срок службы (фиг.2 в).Формула изобретения Способ тепловой защиты электродвигателя, при котором измеряют температуру обмотки термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, величину которого поддерживают в функциональной зависимости от нагрузки двигателя в течение времени его работы, преобразуют и формируют выходной сигнал в случае превышения полученного сигнала над уставкой, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем увеличения использования нагрузочной способности электродвигателя при переменной нагрузке, дополнительно измеряют температуру обмоток добавочными термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, преобразуют и формируют сигнал на измерение продолжительности температурного воздействия в случае превышения полученногосигнала над уставкой добавочных термодатчиков, сравнивают продолжительность температурного воздействия с допустимой5 продолжительностью температурного воздействия и в случае превышения продолжительности температурного воздействия наддопустимой продолжительностью температурного воздействия формируют сигнал, от 10 ключающий электродвигатель от сети, приэтом допустимую продолжительность температурного воздействия одоп определяютпо формулеЛ лмин "оп15 Ь"Бдолл л л ф) Ь" 6620 где ЛтБ - приращение температуры, сокращающее срок службы изоляции вдвое,тдоп - допустимая температура изоляции по классу нагревостойкости, С;25 тмако - температура, превышающаятдоп, оС;тмин - температура, меньшая тд С;Т - продолжительность цикла изменения температуры,20 уста вку термодатчиков, формирующих выходной сигнал, выбирают равнойтемпературе, превышающей допустимую температуру изоляции поклассу нагревостойкости, а уставку добавочныхтермодатчиков выбирают равной допустиЗ 5 мой температуре изоляции по классу нагревостойкости,1721693 Составитель Г. ЕрошенТехред М,Моргентал ктор Л, Пат едактор Н. Гунько оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 958 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5