СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ Российский патент 1995 года по МПК H02H7/08 H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах, содержащих асинхронные короткозамкнутые электродвигатели.

Известен способ защиты электродвигателя от перегрузки, включающий измерение тока электродвигателя, сравнение его с заранее установленным допустимым значением тока и отключение при превышении током электродвигателя указанной величины [1].

Недостаток этого решения - недостаточная надежность защиты, особенно при изменении параметров электрической сети, в которую включен электродвигатель.

Известен также способ защиты электродвигателя от перегрузки, по которому измеряют параметры, характеризующие режимы работы электродвигателя, и определяют преимущественно посредством микропроцессора по функциональным зависимостям показатель текущей нагрузки, сравнивают значение этого показателя с допустимым значением показателя нагрузки и отключают электродвигатель при превышении допустимого значения показателя нагрузки через время, определенное степенью перегрузки [2].

Недостаток этого технического решения - повышенная инерционность его действия, т. е. пониженная быстрота срабатывания (поскольку в выработке сигнала на отключение участвуют тепловые параметры работающего электродвигателя), что снижает надежность защиты. Кроме того, недостаточная надежность этого технического решения обусловлена отсутствием автоматической коррекции показателя перегрузки при изменении параметров электрической сети, в которую подключен электродвигатель.

Цель изобретения - повышение надежности защиты электродвигателя за счет повышения ею быстродействия и обеспечения автоматической коррекции показателя перегрузки при изменении параметров электрической сети, в которую подключен электродвигатель.

Для достижения цели по способу защиты электродвигателя от перегрузки, по которому измеряют параметры, характеризующие режимы работы электродвигателя, и определяют преимущественно посредством микропроцессора по функциональным зависимостям показатель текущей нагрузки, сравнивают значение этого показателя с допустимым значением показателя нагрузки и отключают электродвигатель при превышении допустимого значения показателя нагрузки через время, определенное степенью перегрузки, определяют паспортное значение величин номинального напряжения и кратность пускового тока электродвигателя, в момент пуска измеряют пусковой ток реальной сети и напряжение, приложенное к обмоткам двигателя в момент пуска, после чего определяют реальное значение номинального тока как отношение произведения величины пускового тока реальной сети на величину номинального напряжения электродвигателя к произведению величины кратности пускового тока на напряжение, приложенное к обмоткам двигателя в момент пуска, затем измеряют текущее значение тока электродвигателя, определяют величину его отношения к реальному значению номинального тока, при превышении этим отношением единицы отключают электродвигатель от сети.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства, обеспечивающего реализацию способа; на фиг.2 - схема замещения электросети, питающей электродвигатель в момент пуска.

Устройство, обеспечивающее реализацию способа, может быть создано на аналоговой или аналого-цифровой основе. Особенно перспективно выполнение схемы на базе микроЭВМ.

Устройство содержит первый 1 и второй 7 амплитудные детекторы, выходы которых связаны соответственно с первым 2 и вторым 8 оперативными запоминающими устройствами (ОЗУ). Выход ОЗУ 2 через первый делитель 3, а выход ОЗУ 8 непосредственно связаны с соответствующими входами умножителя 4, выход которого связан с входом второго делителя 5. Выход делителя 5 связан с входом третьего делителя 9. Датчик 11 тока через мультиплексор 12 связан с входом второго амплитудного детектора 7 и вторым входом третьего делителя 9. Выход блока 6 управления мультиплексором связан с мультиплексором 12. Выход третьего делителя связан с входом блока 10 формирования сигнала отключения, который через второй мультиплексор 13 связан с пускателем 14 электродвигателя 15. Опорный источник 16 масштабных коэффициентов (ОИМК) связан с первым 3 и вторым 5 делителями и обеспечивает подачу на эти делители сведений о величинах соответственно номинального напряжения (U_н) и кратности пускового тока (i_п).

Способ реализуется следующим образом.

В момент пуска электродвигателя 15 (момент пуска t = 0, время пуска электродвигателя t₁), т.е. когда 0 < t < t₁, на входы амплитудных детекторов 1 и 7 поступает информация соответственно о напряжении и токе на момент пуска, которая кратковременно запоминается на время, необходимое для обработки ОЗУ 2 и 8. ОЗУ хранят информацию в течение всего времени работы электродвигателя, причем ОЗУ 2 хранит информацию о величине падения напряжения на электродвигателе в момент пуска, а ОЗУ 8 хранит информацию о реальном пусковом токе электродвигателя для данной сети. Далее обработка информации идет таким образом, чтобы получить реальное значение номинального тока электродвигателя: из ОЗУ 2 на вход делителя 3 поступает информация о величине падения напряжения на электродвигателе в момент пуска (U_пр). Кроме того, сюда же из ОИМК 16 в качестве константы вводится величина номинального напряжения (U_н). Делитель 3 определяет коэффициент коррекции пускового тока через отношение K = U_н/U_пр. Информация, содержащая сведения о величине коэффициента коррекции реального пускового тока, подается на вход умножителя 4, куда также с ОЗУ 8 подается информация о величине пускового реального тока (I_пр). Умножитель 4 определяет номинальный пусковой ток (I_пн = I_пр^. К).

Сигнал с выхода умножителя 4 поступает на вход второго делителя 4. Одновременно сюда в качестве константы поступает из ОИМК 16 информация о величине кратности пускового тока (i_п). Во втором делителя 5 осуществляется операция деления величины номинального пускового тока. На выходе делителя 5 получают значение номинального тока электродвигателя, которое подают на вход третьего делителя. Спустя время t₁ с момента пуска электродвигателя, заданное блоком 6, сигнал с выхода блока 6 коммутирует мультиплексор 12, переключая выход датчика 11 тока с входа второго амплитудного детектора 7 на вход третьего делителя 9. В результате на вход делителя 9 подается опорный сигнал I_н и текущий (реальный) ток нагрузки I_p. С выхода третьего делителя 9 на вход блока 10 формирования сигнала отключения поступает отношение . Блок 10 формирует сигнал отключения электродвигателя через время в функции отношения t′= f в зависимости от режима работы, в котором используется электродвигатель. Например, если двигатель используется в электроприводе вентилятора, то на выходе блока 10 появляется сигнал отключения при > 1 , который действует на мультиплексор 13, обесточивающий катушку пускателя 14, и тем самым отключает электродвигатель 15.

При изменении параметров электрической сети (изменении ее длины, числа потребителей) изменяются и характеризующие ее работу параметры, фиксируемые в момент пуска. Это приводит к изменению величины показателя перегрузки в соответствии с масштабом изменения в электрической сети.

Использование: в электротехнике, в частности при защите электродвигателей от перегрузки. Сущность изобретения: посредством амплитудных детекторов 1 и 7 определяют напряжение (U_пр) и ток (I_пр) в момент пуска. Кроме того, определяют паспортные значения номинального напряжения электродвигателя (U_н) и кратность его пускового тока (i_п) . Далее, используя математическое выражение, связывающее значение номинального тока (I_н) электродвигателя с вышеназванными параметрами (т.е. I_н= I_пр·U_н/(i_п·U_пр) ), посредством первого 3 и второго 5 делителей и умножителя 4 определяют значение номинального тока (I_н) электродвигателя. Фиксируют значение текущего (реального) тока нагрзки (I_p) . После этого посредством третьего делителя 9 определяют величину отношения текущего тока электродвигателя к номинальному (I_p/I_н) и при превышении этим отношением единицы отключают двигатель от сети. 2 ил.

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ, при котором измеряют параметры, характеризующие режимы работы электродвигателя, и определяют преимущественно посредством микропроцессора по функциональным зависимостям показатель текущей нагрузки, сравнивают значение этого показателя с допустимым значением показателя нагрузки и отключают электродвигатель при превышении допустимого значения показателя нагрузки через время, определенное степенью перегрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты электродвигателя за счет повышения ее быстродействия и обеспечения автоматической коррекции показателя перегрузки при изменении параметров электрической сети, в которую подключен электродвигатель, определяют паспортные значения величин номинального напряжения и кратность пускового тока электродвигателя, в момент пуска измеряют пусковой ток реальной сети и напряжение, приложенное к обмоткам двигателя в момент пуска, после чего определяют реальное значение номинального тока как отношение произведения величины пускового тока реальной сети на величину номинального напряжения электродвигателя к произведению величины кратности пускового тока на напряжение, приложенное к обмоткам двигателя в момент пуска, после чего измеряют текущее значение тока электродвигателя, определяют величину его отношения к реальному значению номинального тока и при превышении этим отношением единицы отключают электродвигатель от сети.