Способ управления саморегулируемым греющим кабелем Российский патент 2023 года по МПК H05B3/56 G05D23/20 

Изобретение относится к сфере электрического обогрева резервуаров, трубопроводов, водосточных систем, открытых площадок, теплого пола посредством саморегулируемых греющих кабелей, устанавливаемых на обогреваемом объекте.

Одной из особенностей саморегулируемых греющих кабелей является наличие стартовых токов, возникающих в момент включения электрообогрева. Эти токи превосходят номинальное значение в 3-7 раз и имеют продолжительность действия от 3 до 10 минут (М.Л. Струпинский, Н.Н.Хренков, А.Б. Кувалдин «Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли», Инфа-Инженерия, Москва-Вологда, 2015). Типовая схема линии питания греющего кабеля состоит из последовательно соединенных по силовой цепи автоматического выключателя, выключателя дифференциального тока (УЗО) и контактора.

При расчете электрических параметров системы электрообогрева номинальный ток автоматического выключателя, сечение питающих проводов выбирается, исходя из значения стартовых токов, что приводит к повышению нагрузок в схеме электроснабжения, удорожанию стоимости коммутационно-защитной аппаратуры, устройств управления. Кроме того, большинство производителей саморегулируемых греющих кабелей ограничивают допустимый ток величиной 32А, что вызывает необходимость уменьшения максимальных длин отрезков греющего кабеля и, как следствие, увеличение количества точек подключения, длин питающих кабелей.

Существует способ уменьшения стартового тока, основанный на постепенном наращивании величины питающего напряжения саморегулируемого кабеля. Для его реализации применяются специализированные устройства плавного пуска (например, TERM-START), снижающие стартовый ток саморегулируемого греющего кабеля до уровня номинального за счет постепенного наращивания напряжения питания (https://prom.tepm.ru/katalog/sistemy-upravleniya-obogrevom/sistemy-term/term-start-1p/).

Недостатком этих устройств является дороговизна и необходимость применения в силовой цепи контактного устройства, обеспечивающего при отключении обогрева разрыв силовой цепи с безопасным для человека сопротивление. Кроме того, они имеют длительное время выхода на номинальный ток (порядка 10-15 мин.), а при размещении нескольких устройств в общий корпус возникает задача охлаждения внутренней полости шкафа. Фиксированное время выхода на номинальный ток не учитывает, что может производиться включение резогретого в предыдущих циклах греющего кабеля, у которого период спадания стартового тока существенно меньше.

Указанный способ является наиболее близким аналогом к изобретению.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, создание способа управления саморегулируемым греющим кабелем, позволяющего уменьшить стартовый ток саморегулируемого греющего кабеля.

Техническим результатом изобретения является снижение стартового тока греющего кабеля до уровня номинального и снижение времени выхода на номинальный режим.

Для достижения технического результат способ управления саморегулируемым греющим кабелем характеризуется тем, что выход реле максимального тока соединяют с катушкой управления электромагнитного контактора, осуществляющего включение и отключение греющего кабеля по сигналу терморегулятора, производят периодическое отключение греющего кабеля при достижении стартовым током величины, приближающейся к номинальному уровню.

Предлагаемый способ управления линией питания греющего кабеля реализуюет периодическое отключение греющего кабеля при достижении стартовым током величины, практически приближающейся к номинальному уровню. Таким образом происходит постепенное (в несколько ступеней) снижение стартового тока.

Преимуществами предлагаемого способа являются:

- дешевизна и распространенность используемых устройств.

- обеспечение безопасного разрыва питающей лини.

- сокращение времени выхода на номинальный режим для разогретого в процессе предыдущего включения греющего кабеля.

При непрерывном контроле тока питающей линии греющего кабеля отключение напряжения происходит только при приближении стартового тока к значению уставки теплового расцепителя автоматического выключателя.

Сущность способа поясняется схемой электрической принципиальной.

На схеме обозначено:

Х0, Х1 - клеммники для подключения силовых линий

QF0 - автоматический выключатель защиты линии от перегрузки и тока короткого замыкания.

КМ1 - контактор, осуществляющий включение/отключение питающей линии

KI1 - реле максимального тока.

Устройство защитного отключения (УЗО), не влияющее на логику работы схемы, условно не показано.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Способ управления саморегулируемым греющим кабелем основан на применении серийно выпускаемого устройства - реле максимального тока, например, это может быть реле РМТ-101, измеряющего ток в одной из фаз линии греющего кабеля (предполагается симметрия трехфазной нагрузки.) Для реализации способа выход реле максимального тока соединен с катушкой управления электромагнитного контактора, осуществляющего включение и отключение греющего кабеля по сигналу терморегулятора, контролирующего температуру обогреваемого объекта (на схеме не представлен). Реле настраивается таким образом, чтобы комбинация время-токовых параметров его отключения не приводила к отключению автоматического выключателя. Производят периодическое отключение греющего кабеля при достижении стартовым током величины, приближающейся к номинальному уровню. Все используемые в схеме устройства размещаются в общем шкафу управления.

Пример выполнения изобретения.

При номинале автоматического выключателя QF0 32А (характеристика отключения электромагнитного расцепителя - 8…10 номинальных токов), уставка отключения реле максимального тока KI1 выбирается равной 30А, что меньше номинального тока автоматического выключателя, и время отключения - 4 сек. Время паузы перед повторным включением реле также выбирается 4 сек. При включении контактора KM1 по сигналу управления, формируемого терморегулятором, ток греющего кабеля начинает нарастать и при достижении значения 30А реле максимального тока отключится, препятствуя дальнейшему росту стартового тока. При этом за время включения происходит разогрев саморегулиремого кабеля, что в связи со спецификой кабеля приводит к снижению стартового тока при последующем включении контактора. Практика применения показала, что для выхода нагревателя на режим номинального тока достаточно 3-5 циклов включения. Далее греющий кабель начинает работать с расчетным номинальным током.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическому обогреву резервуаров, трубопроводов, водосточных систем, открытых площадок, теплого пола посредством саморегулируемых греющих кабелей, устанавливаемых на обогреваемом объекте. Техническим результатом изобретения является снижение стартового тока греющего кабеля до уровня номинального и снижение времени выхода на номинальный режим. Способ управления саморегулируемым греющим кабелем характеризуется тем, что выход реле максимального тока соединяют с катушкой управления электромагнитного контактора. Электромагнитный контактор осуществляет включение и отключение греющего кабеля по сигналу терморегулятора. При непрерывном контроле тока питающей линии греющего кабеля отключение напряжения происходит только при приближении стартового тока к значению уставки теплового расцепителя автоматического выключателя. 1 ил.

Способ управления саморегулируемым греющим кабелем, характеризующийся тем, что выход реле максимального тока соединяют с катушкой управления электромагнитного контактора, осуществляющего включение и отключение греющего кабеля по сигналу терморегулятора, производят периодическое отключение греющего кабеля при достижении стартовым током величины, приближающейся к номинальному уровню.