Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки Советский патент 1986 года по МПК H02H7/85 

Изобретение относится к устройствам для защиты электродвигателя от перегрева и может быть использовано в частности для защиты электродвигателей пассажирских лифтов.

-Цель изобретения - повьшение точности и надежности защиты.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - тепловая модель электродвигателя, реализующая дифференциальное уравнение; на фиг. 3 - вариант выполнения устройства.

Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки содержит датчик 1 тока электродвигателя 2, квадратичный преобразователь 3j, апериодическое звено 4, задатчик 5 константы, первый компаратор 6, задатчик 7 максимально допустимой температуры, эле- мент И 8, датчик 9 окончания цикла, усилитель 10, исполнительное реле 11, выключатель 12, ключ 13, второй компаратор 14.-

Устройство работает следующим об- разом.

С датчика 1 тока трехфазного асинхронного электродвигателя 2 напряжение пропорциональное току электродвигат е- ля 2, подается на вход квадратичного преобразователя 3, с выхода которого сигнал, пропорциональный квадрату тока электродвигателя

В

(a+DlH

const.

I.. - номинальный ток электродви- п

гателя, поступает на первый вход апериодического звена 4, а на второй суммирующий вход последнего с выхода за- датчика 5 константы подается сигнал, пропорциональный

1

1000 р.

А (а +

а (1+ g )

Г)Т7

а

А коэффициент потерь; номинальная мощность двигателя;

КПД двигателя при номинальной нагрузке;

теплоотдача, т.е. количество тепла, выделяемое двигателем в окружающую среду в

единицу времени при разнос.о,, ти температур в 1 С.

На выходе апериодического звена ормируется сигнал, пропорциональ5

0

s

30

5

0

5

ный фактической температуре двигателя , который подается на лервый вход компаратора 6, на второй вход которого поступает с выхода задатчи- ка 7 максимально допустимой температуры электродвигателя сигнал, пропорциональный заданной максимально допустимой температуре макс электродвигателя. При превьшении фактической температурой С заданнойГ компаратор 6 срабатывает и с его выхода поступает сигнал на первый вход элемента И 8. По окончании цикла (в нашем случае - при достижении лифтом очередного этажа) с выхода датчика 9 окончания цикла на второй вход элемента И 8 поступает сигнал, элемент И В срабатывает и на его выходе появляется сигнал, который усиливается усилителем 10. С выхода усилителя 10 сигнал подается на исполнительное реле 11, которое .своими контактами воздействует на управляющие цепи выключателя 12, и последний отключает двигатель 2 от сети. Кроме того, контактом исполнительное реле 11 подает управляющий сигнал на ключ 13, последний срабатывает и выполняет следующие переключения: первым выходом изменяет параметры RC-цепочки апериодического звена (тепловая модель электродвигателя в режиме остановка), а вторым уменьшает величину максимально допустимой температуры электродвигателя так, чтобы при повторном включении его после остывания и неизменной нагрузке, при которой произошло первое от1 лючение, лифт поднялся (опустился) до следукщего этажа без перегрева электродвигателя 2.

Для построения простейших тепловых защит электродвигателей используют модели, описывающие электродвигатели как однородное в отношении нагрева тело

Qdr

где Q

Cdr + Adt,

(1)

- общее количество тепла, сообщаемого телу;

С - теплоемкость тела, т.е. количество тепла, необходимое для повьш1ения температуры двигателя на

А - теплоотдача, т.е. количество тепла, выделяемое двигателем в ркружаюи1ую среду в единицу времени при разности температур в

с - превьппеиие температурой двигателя (обмотки) температуры окружающей среды. Из основного уравнения (1) нагреэлектрической машины получим j

d

-dT- S .

(2)

где Т

и c..j

решением которого является .:L t r 6y (1 - ).e ,

где ч; - значение начального ния температуры обмгателя. В этих уравнениях

Q 1000 дР, Дж/с,

где ЛР Р, -Р ;

Р - мощность, подводимая телю:

Р - мощность на валу двигателя.

- -.

а-И

е Р - номинальная мощность двигателя;

а - коэффициент потерь; JQ 2ц - КПД двигателя при номинальной нагрузке; I - ток в обмотках двигателя;

I. - номинальный ток двигателя, н

р.

а+1

(V) Га+(тД)1-1000; (6)з5

н L Ц J

. Q 1000 Р, 1 у-д-1000 р..

А (а+1)

В . а

а + 1

а+1

Коэффициент потерь а можно определить аналитически по двум значениям КПД и мощности

РИ

Р

l-gn

I

1- H

n. k k

+ иц иц (a + 1) 1 + и„ (I ) (а+х2)Г

l-uJ

откуда

ДР - дРи х Ри-4Р

(10)

j

to

15

20

JQ

з5

40

. Ориентировочно (для номинальной нагрузки) можно принять следующие значения коэффициента потерь; для двигателей постоянного тока независимого возбуящения 1-1,5; для двигателей последовательного возбуждения 0,5-0,9; для асинхронных двигателей общепромышленного типа 0,5-1,0; для асинхронных , двигателей кранового типа 0,4-1,0; для синхронных двигателей 1 -2.

На фиг. 2 представлена тепловая модель электродвигателя (апериодическое звено 4), реали зующая дифференциальное управление (2), где R.C .Xj- постоянная нагрева электродвигателя (в режиме работы электродвигателя) ;

()C Т - постоянная охлаждения электродвигателя (в режиме останова);

До срабатывания ключа 13 постоянная времени апериодического звена

Т, R,C..

После срабатывания ключа 13 (двигатель останавливается), контакт ключа 13 размыкается и постоянная времени апериодического звена увеличивается

Ч f Передаточная функция апериодического звена по первому входу

ij (-0 « 3 1 П 1)

R,Cp +1 /

по второму входу

4S

SO

W,(P)

RI /R4

R,Cp +1

(12)

ЛЯ

T P+1

Аналогично при охлаждении двигате- R , -t-R2

JiL.

W,(P)

W,(P)

R.

(R,+Rj)Cp + 1 1

-; (13)

R + R,

()Cp +1 T P+1

(14)

При эксплуатации электродвигателей лифтов возникают ситуации, когда .дотягивание лифта до очередного эта- :жа может привести к недопустимому пе- регреву электродвигателя, например

при обрыве одной фазы или при движении лифта с неотпущенными тормозными колодками. В этих случаях отключение двигателя должно производиться (Зез ожидания сигнала с датчика цикла.

Для реализации .защиты электродвигателя в указанной ситуации в предлагаемое устройство дополнительно включается (фиг. 3) второй компаратор 14 с фиксированной задержкой (для отстройки от нормальных пусковых режимов) причем вход второго компаратора 14 соединен с вторым выходбм датчика 1 тока, а выход второго компаратора 14 соединен с вторым входом усилителя 10.

Работа этого канала защиты происходит следующим образом. При токе электродвигателя, равном пусковому, с заданной выдержкой времени на выходе второго компаратора 14 появляется сигнал, который поступает на второй вход усилителя 10, далее срабатывает исполнительное реле 11, выключатель 12 и двигатель 2 отключается от сети. Выдержка времени в компараторе 14 устанавливается больше длительности нормальных пусковых режимов, чтобы исключить ложные срабатывания защиты,

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повьпиении точности защиты.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки, содержащее последовательно соединенные датчик

о s

0 5 о

5

тока электродвигателя, квадрати14ный преобразователь, апериодическое зве- но, первый компаратор и последовательно соединенные усилитель, исполнительное реле и выключатель, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности защиты, в него дополнительно введены задатчик константы, задатчик максимально допустимой температуры электродвигателя, ключ, элемент И и датчик окончания цикла работы, причем второй вновь введенный регулирующий вход апериодического звена, выполненного с перестраиваемой постоянной времени, соединен с выходом задатчика константы, а третий вновь введенный управляющий вход апериодического звена - с первым выходом ключа, второй выход ключа соединен с входом задатчика максимально допустимой температуры электродвигателя, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, выход последнего соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом датчика окончания цикла, выход элемента И соединен с входом усилителя, а второй выход исполнительного реле - с входом ключа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты электродвигателя, в него дополнительно введен второй компаратор с задержкой, вход которого соединен с вторым выходом датчика тока, а выход - с вторым входом усилителя.

у

кблонуб

Апериоди емое звено Фиг.2

Изобретение относится к электротехнике - защите электродвигателя от перегрузки - и может быть использовано для электродвигателей пассажирских лифтов. Цель изобретения - повышение точности защиты. Устройство содержит датчик 1 тока электродвигателя с квадратичньи преобразователем 3 и задатчик константы 5, которые через апериодическое звено (A3) 4 присоединены к первому компаратору (К) 6. Эа- датчик максимально допустимой температуры 7 присоединен к К 6 и ключу 13. Датчик окончания цикла (ДОЦ) 9 и выход К 6 через элемент И 8, усилители (У) 10 присоединены к исполнительному реле 11, воздействующему на отключение электродвигателя. Введение второго компаратора 14, включенного между датчиком 1 и У 10 в режимах дотягивания лифта до очередного этажа, при обрыве одной фазы или при движении лифта с неотпущенными тормозными колодками, без ожидания сигнала с ДОЦ 9, дает сигнал на отключение двигателя с фиксированной задержкой только для отстройки от номинальных пусковых токов. 1 з .п. ф-лы. 3 ил. а с к о: о: к 4 к

Редактор О. Бугир

Составитель О. Муратов

Техред М.Ходанич Корректор А. Ференц

Заказ 2779/55Тираж 612Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4