Устройство для токовой защиты электрических машин Советский патент 1986 года по МПК H02H3/08 H02H7/08 

lN9

Од

сл ю

г/if Устройство относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты от токовых перегрузок электрических машин. Цель изобретения - повышение надежности защиты путем учета температуры окружающей среды. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит преобразователь-квадратор 1, интегратор 2, пороговый орган 3 и линейный преобразователь А температура - напряжение. Связи осуществляются через первый 5 (R1), второй 6(R2) и третий 7(КЗ). резисторы, В интеграторе 2 операционный усилитель 8 охвачен связью через конденсатор 9(С), В качестве преобразователя-квадратора применяется, например, микросхема К52ПС2 или К340МА1. В качестве порогового органа. прш-1еняется, например, компаратор (микросхема К521САЗ). Включение микросхем - типовое в соответствии с их указанием по применению. В качестве преобразователя температура - напряжение применяетсл, например, транзисторный датчик в диодном включении, В качестве преобразователя температуры может применяться ручной задатчик, устанавливаемый вручную, и снабженный шкалой потенциометрический источник напряжения, Оцифровка шка- 5 лы - в градусах окружающей температуры, прямо пропорциональных устанавливаемому Напряжению в вольтах. Устройство работает следующим образом. Ток защищаемого объекта (или пропорциональный ему сигнал) поступает на вход преобразователя-квадратора 1. На выходе его имеется сигнал напряжения, пропорциональный квадрату тока. Этот сигнал через резистор 5(Н1) подается на инвертирующий вход интегратора 2, Параллельно через резистор 6(К2).подается сигнал напряжения от линейного преобразователя 4, пропорциональный температуре окружающей среды. Кроме того, сюда подается через резистор7 ГНЗ) сигнал, обратной связи с выхода интегратора 2. Указанные сигналы подаются на инвертирующий вход интегратора 2, в результате чего его неинвертирующий вход зануляется, а выход подается на по.роговый орган 3, который сравнивает сигнал интеграторвыш пре жен Uo ра рац для зу ,к ра тем лоо цах пе нию пар го оп чи а 2 с сигналом уставки и при преении его вьщает сигнал защиты. Обозначив напряжение на выходе образователя-квадрата 1 U( , напряие на выходе преобразователя 4 и напряжение на выходе интеграто2-и, получим для идеального опеионного усилителя I - i Ut . и, R7 - Уравнение (1) теплового баланса защищаемого объекта, характеримого показателем теплоотдачи кал, С.с теплоемкостью ; ; с с 0(--) сеиваемой мощности темпе с уре .TO охпаждающей среды,, текущей пературе -t для конвективного тепбмена имеет вид Q-P (t--,)0 Вычисляя Q в относительных единиQ, как Q - - , имеем I-M. |Q%|... (2.). Перепишем (1) в виде dt - CRV i- Utf ( Примем масштабный коэффициент тема.туры, равный и гВ -1 - ;f П1 L -рр J Тогда -- -m - и уравнеУравнение ( 1 ) аналогично уравне(2)J если тепловая noctoHHHas времени объекта. Из этих соотношений выбираются аметры С и R, Для каждого реальнообъекта известны (или могут быть еделены) показатель К теплоотда(номинальная рассеиваемая мощ3ность, деленная на номинальный пе грев) и теплоемкость Р (по массе удельной теплоемкости основных со тавляющих). Порядок величин емкос и сопротивления в схеме может быт р принят из соотношения CR3 - Т. Выбрав удобную величину емкост определяют с Теперь из (5) и (6) следует р - Ч . «3 . 2- -t-0 m Из (4) и (6) следует Ui.Jk Обозначив масшатбный коэффициен температуры окружающей среды TJ а напряжение Uj, , модулирующее мощность рассеиваемых потерь в относи тельных единицах -А- U, получим :- . R. - R,. m При выбранных по (6), (9) и (10 параметрах напряжение (-U) изображ ет в масштабе m текущие значение температуры защищаемого объекта. Предельно допустимое значение в дится в пороговьй орган в том же масштабе. 214 Таким образом, при измерении окружающей температуры суммарный сигнал на входе интегратора корректируется таким образом, что напряжение на выходе интегратора моделирует температуры защищаемого объекта независимо от температуры окружающей среды, для защиты же важна абсолютная температура, а не перегрев, что особенно важно для объектов, работающих на открытом воздухе например, для двигателей электровозов и тепловозов с электрической передачей). Формула изобретения Устройство для токовой защиты . электрических машин, содержащее преобразователь-квадратор, интегратор и пороговый орган, вход которого соединен с выходом интегратора, о т л ичающееся тем, что, с целью повьщ1ения надежности защиты, в него дополнительно введены линейный преобразователь температура - напряжение и три резистора, при этом выход преобразователя-квадратора через первый резистор, а выход линейного преобразователя температура - напряжение через второй резистор подсоединены к инвертирующему входу интегратора, третий резистор подключен первым выводом к инвертирующему -входу интег ратора, вторьм выводом - к точке соединения выхода интегратора и входа порогового органа, а неинвертирующий вход интегратора занулен.