Устройство для тепловой защиты электродвигателя Советский патент 1984 года по МПК H02H5/04 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам защиты электрических линий, машин и приборов, в частности к устройствам, реагирующим на отклонения от нормальной температуры. Известно устройство для тепловой защиты электродвигателя, тепловой аналог которого состоит из конденсатора и резисторов, причем один из них, нелинейный, с коэффициентом нелинейности, изменяющимся пропорционально току нагрузки, моделирует величину постоянной времени нагревания, а другой, линейный - постоянную времени охлаждения электродвигателя 1. При работе электродвигателя в системах электропривода с глубоким изменением (регулированием) частоты вращения имеют место изменения теплоотдачи . электродвигателя в широких пределах. При этом постоянная времени нагревания, величина которой обратно пропорциональна теплоотдаче, также значительно изменяется. Этот закон изменения постоянной времени в зависимости от частоты вращения в устройстве не учитывается, что является существенным его недостатком. Известно также устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее датчик тока, датчнк частоты, тепловую модель электродвигателя и исполнительный орган. В качестве датчика тока в устройстве ис пользуют трансформатор тока. Датчиком частоты вращения служит тахогенератор постоянного тока с модулятором. Исполнительный элемент состоит из выпрямителя, стабилитрона, нагрузочных резисторов, промежуточного усилителя, сумматора, и блока управлеиия. При работе устройства выходной сигнал промежуточного усилителя суммируется с управляющим сигналом блока управления и затем подается на цепи системы импульс но-фазового управления электродвигателем. Тепловая модель электродвигателя выполнена в виде магнитной сисгемы с двумя парами обмоток, одна из которых включена на выход датчика тока, другая - на выход датчика частоты вращения. Данная связь позволяез моделировать тепловые потери электродвигателя путем суммирования сигналов, прямо пропорциональных току нагрузки и частоте вращения электродвигателя. Выходной сигнал тепловой модели задает уровень токоограничения в обратной связи по току системы управления приводом, тем самым достигается задача формирования сигнала, прямо пропорционального току и скорости двигателя. Однако в известном устройстве изменения условий охлаждения двигателя (теплоотдачи) при работе на пониженных частотах вращения не учитываются, тем самым снижается точность работы устройства. Цель изобретения - повыщение чувствительности устройства для тепловой защиты электродвигателя. Поставленнан цель достигается тем, что .в устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее датчик тока, датчик частоты вращения, тепловой аналог электродвигателя в виде активно-емкостного контура и исполнительный элемент, дополнительно введены квадратор и функциональный элемент, причем вход квадратора подключен к датчику тока, а выход - к входу теплового аналога электродвигателя, функциональный элемент выполнен в виде резисторного оптрона, вход которого (светодиод) подключен к датчику частоты вращения, а выход (фоторезистор) последовательно включен в зарядную цепь теплового аналога электродвигателя. На чертеже дана электрическая схема устройства для тепловой защиты электродвигателя. Устройство содержит соединенные последовательно датчик 1 тока, квадратор 2; тепловой аналог 3 электродвигателя и исполнительный элемент 4, а также датчик 5 частоты вращения и резисторный оптрон б. Вход датчика тока включен в статорную цепь электродвигателя 7. Датчик частоты вращения кинематически связан с электродвигателем 7 и выходом подключен к светодиоду оптрона 6. Фоторезистор оптрона 6 включен последовательно с зарядным резистором теплового аналога. Выходной сигнал датчика 1 тока подается на вход квадратора 2, который формирует сигнал, пропорциональный тепловым потерям электродвигателя. С выхода квадратора этот сигнал поступает на вход теплового аналога 3 электродвигателя. Выходное напряжение теплового аналога, пропорциональное превыщению температуры электродвигателя, подается на исполнительный орган 4, дающий команду на отключение электродвигателя при достижении этим сигналом величины, определяемой задатчиком напряжения (не показан), входящим в состав исполнительного органа. При вращении электродвигателя выходное напряжение датчика 5 частоты вращения подается на светодиод 8 оптрона 6, изменяя в зависимости от значения частоты вращения величину его светового потока. При этом соответствующим образом изменяется сопротивление фоторезистора, включенного в зарядную цепь теплового аналога 3. При снижении частоты вращения электродвигателя величина сопротивления фоторезистора, а следовательно и всей зарядной цепи теплового аналога возрастает. Вследствие этого увеличиваются напряжение на выходе теплового аналога и постоянная времени заряда конденсатора . Повышение частоты вращения электродвигателя вызывает снижение сопротивления зарядной цепи теплового аналога и соответственно уменьшение напряжения на выходе теплового аналога и постоянной времени заряда. .При отсутствии сигнала датчика частоты врашения сопротивление фоторезистора постоянно. В этом случае разряд конденсатора происходит с постоянной времени Тр , равной постоянной времени охлаждения электродвигателя 7. Таким образом, изменение частоты врашения влияет на параметры тепловой модели, повышая тем самым точность устройства.

Пример. Датчиком 1 тока в предлагаемом устройстве может служить трансформатор тока. Квадратор 2, выполненный на базе нелинейного резистора 10, с квадратичной характеристикой содержит кроме этого резистор 11 и выпрямительный диод 12. Тепловой аналог 3 электродвигателя представляет собой активно-емкостный контур, состоящий из конденсатора 9 и резисторов 13-15. При этом зарядную цепь составляют резисторы 14 и 15, разрядную - 13-15. В качестве датчика 5 частоты вращения использован тахогенератор 16 постоянного тока с делителем 17 напряжения (делитель напряжения может отсутствовать). Резисторный оптрон 6, имеющий характеристику, соответствующую зависимости теплоотдачи двигателя от частоты вращения, состоит из светодиода 8 и фоторезистора 15.

Применение изобретения позволяет повысить точность устройства для тепловой заЩиты электродвигателя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее датчик тока, датчик частоты вращения, тепловой аналог электродвигателя в виде активно-емкостного контура и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него дополнительно введены квадратор и функциональный элемент, причем вход квадратора подключен к датчику тока, а выход - к входу теплового аналога электродвигателя, функциональный элемент выполнен в виде резисторного оптрона, вход которого (светодиод) подключен к датчику частоты вращеиия, а выход (фоторезнстор) последовательно включен в зарядную цепь теплового аналога электродвигателя. (Л 00 со ю 00 ю