Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки Советский патент 1986 года по МПК H02H7/08 

ю |

О1

сг

00 Изобретение относится к устройствам для защиты электродвигателей от перегрузки и может быть использовано в схемах управления электродвигателями. Цель изобретения - повышение точности защиты. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит электродвигатель 1 с датчиком 2 тока, квадратичный преобразователь 3, вход которого соединен с первым выходом датчика 2 тока, преобразователь 4 напряжениеток, вход которого соединен с выходо квадратичного преобразователя 3, детектор 5, функциональный блок 6, тер мическую модель 7 электродвигателя 1, первый вход которой соединен с вы ходом преобразователя 4 напряжениеток, вход детектора 5 соединен с выходом датчика 2 тока, а выход детектора 5 соединен входом функционального блока 6, выход же последователь но соединяется с вторьм входом терми ческой модели 7 электродвигателя, блок 8 определения среднеквадратичного значения тока, блок 9 задержки, первый ключ 10, второй ключ П, компаратор 12, блок 13 контроля обрыва фазы, усилитель 14 и исполнительное реле. 15, причем вход блока 8 определения среднеквадратичного тока соеди нен с четвертым выходом датчика 2 ,тока, выход блока 8 определения сред неквадратичного значения тока соединен с первым входом второго 1 ;л1оча 11 второй вход Которого соединен с первым выходом блока 9 задержки,, а второй его выход соединен с вторым входом первого ключа 10, первый вход последнего соединен с выходом термической модели 7 электродвигателя 1, выходы первого и второго ключей 10 и 11 соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора 12, выход последнего соединен с первым входом усилителя 14, второй вход которого соединен с выходом блока 13 контроля обрыва фазы, а вход последйего соединен с третьим выходом датчика 2 тока, выход усилителя 14 соединен с входом исполнительного реле 1 5 , Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки работает следующим образом. На выходе датчика 2 тока формируется сигнал, пропорциональный сред112 нему значению тока во всех трех фазах (или току якоря двигателя постоянного тока). Этот сигнал подается на вход квадратичного преобразователя 3 и с его выхода сигнал, пропорциональный квадрату тока двигателя 1, подается на вход преобразователя 4 напряжение-ток. Детектор 5 тока, на вход которого поступает сигнал с второго выхода датчика 2 тока, служит для определения того, включен ли двигатель или выключен. При превышении током порогового значения, равного 0,3 1ц, детектор 5 подает ток в функциональный блок 6, на выходе которого формируется ток, пропорциональный мощности потерь в стали (Pfe ) На выходе преобразователя 4 напряжение-ток формируется ток, пропорциональный мощности потерь в меди (). Оба тока, пропорциональные. потерям P(.|j и Ppg , подаются на входы .термической модели 7, на выходе которой образуется напряжение, в определенном масштабе соответствующее нагреву защищаемого электродвигателя. Сигнал с выхода термической модели 7 поступает на первый вход первого ключа 10, который открываетсясигналом с второго выхода блока 9 задержки, поступающим на второй (управляющий) вход первого ключа 10, Блок 9 задержки выдает сигнал с второго выхода после включения устройства защиты (подачи питания) через интервал времени«- 2 U , J J-T где Т - постоянная нагрева защищаемого электродвигателя. С четвертого выхода датчика 2 тока сигнал поступает на вход блока 8 определения среднеквадратичного значения тока, а с выхода последнего на первый вход второго ключа 11, на второй (управляющий) вход которого поступает сигнал с первого выхода блока 9 задержки. На первом выходе последнего сигнал присутствует только в интервале времени задержки, когда на втором его выходе сигнал отсутствует. Так как среднеквадратичное значение тока косвенно характеризует нагрев электродвигателя, его используют для контроля нагрева электродвигателя в интервале подготовки основного канала защиты и нормальной работе. Промасштабированный сигнал с блока 8 определения среднеквадратичного значения тока через второй ключ П-ностунает на второй вход компаратора 12 где сравнивается с предельной величиной напряжения, соответствующего предельному нагреву двигателя. При превышении предельного значения на выходе компаратора появляется сигнал, который подается в усилитель 14 (на первый его вход), а сигнал с его выхода управляет включением (отключе нием) исполнительного реле 15, имеющего сигнальный и силовой контакты, причем последний служит для отключения двигателя. Через интервал времени t,3T после включения устройства в работу сигнал на первом выходе блока 9 задержки исчезает, а появляется на втором его выходе, воздействуя на управляющий вход первого ключа 10, Второй ключ 11 закрывается, а первый ключ 10 открьгаается и сигнал с выхода термической модели 7 поступает на первый вход компаратора 12°, где сравнивается с предельной величиной напряжения, соответствующего предельному нагреву двигателя. При превыщении предельного значения на выходе компаратбра 12 появляется сигнал, который усиливается уси лителем 14 и воздействует на исполнительное реле 15, С третьего выхода датчика 2 тока сигнал поступает на вход блока 13 контроля обрыва фазы двигателя,который косвенно определяет состояние асимметрют и обрыва фазы. При обрыве фазы на выходе блока контроля обрыва фазы появляется сигнал, который поступает навторой вход усилителя 14 и далее - на вход исполнительного реле 15, Исполнитель ное реле срабатывает, производя соот ветствующие переключения. Технические преимущества .предлагаемого устройства по сравнению с из вестным заключаются в следующем. Если температура электродвигателя достигла своего рабочего значения, например 100°С, и в это время включено устройство защиты от перегрузки, при чем начальная температура термической модели установлена равной температуре окружающей среды (--20 С), то ощибка устройства защиты в определеНИИ температуры электродвигателя будет л () (100-20)6, где Од - начальная температура электродвигателя;Q начальная температура модели j Tj, - постоянная нагрева электродвигателя. В первый момент после включения Е 80 С; при (при t О) 29°С; при t 80е 80е - 11°С; при t .31 4°С. Таким образом в интервале О t 4 ЗТ„ ошибка устройства для защиты электродвигателя от перегрузки от 80 до , т.е, значительна. Если в этом ннтер-вале контроль нагрузки вести по ве- . личине, пропорциональной среднеквадратичному току двигателя, причем осуществлять контроль так, чтобы среднеквадратичный ток не превышал номинального, то двигатель никогда не пе регреется, так как в этом случае установившаяся температура С не превышает номинальной, Действительно ЮООРц () МП В(а + количество тепла, выделяемого в электродвигателе в единицу времени; теплоотдача; номинальная мощность двигателя;коэффициент потерь; КПД двигателя; номинальный ток двигателя; среднеквадратичное знaчe ; ние тока двигателя. Из последнего выражения находим. что при I + 1) номинальное значение установившейся температуры двигателя, т.е, при 1 1„ ан. При применении предлагаемого устройства двигатель защищается от тепловых перегрузок в интервале от включения тепловой защиты (косвенного типа) до наступления адекватности тепловой модели объекту (t 3 - 4 постоянных времени нагрева электродвигателя) и, следовательно, повышается фактический ресурс электродвигателя,

Формула изобретения

Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки, содержащее датчик тока, включенный в сеть защищаемого электродвигателя, первый выход датчика тока соединен с входом квадратичного преобразователя, второй выход - с входом детектора, третий выход - с входом блока контроля обрьгаа фазы, выход квадратичного преобразователя через преобразователь напряжение- ток соединен с первым входом термической модели электродвигателя, выход детектора через функциональный блок соединен с вторым входом термической модели электродвигателя, выход блока контроля обрыва фазы подключен к второму входу усилителя, к первому входу которого подсоединен выход компаратора, а выход усилителя соединен с входом исполнительного реле, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности защиты, в него дополнительно введены блок определения.среднеквадратичного значения тока, блок задержки и два ключа, при этом вход блока определения среднеквадратичного значения тока соединен с четвертичным выходом датчика тока, выход блока определения среднеквадратичного значения тока соединен с первым входом второго ключа, первый выход блока задержки соединен с управляющим входом первого ключа, второй выход блока задержки соединен с управляющим входом второго ключа, к первому входу первого ключа подключен выход термической модели электродвигателя, а выходы первого и второго управляющих ключей подключены соо.тветственно к первому и второму входам компаратора.

Изобретение относится к устройствам для защиты электродвигателей от перегрузки и может быть использовано в схемах управления электродвигателями. Целью изобретения является повышение точности защиты. Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены блок 8 определения среднеквадратичного значения тока, блок 9 задержки и два ключа 10 и 11, что позволяет вести контроль нагрузки по величине, пропорциональной среднеквадратичному току двиуателя, при этом контроль осуществляется в интервале, где среднеквадратичный i ток не превышает номинальный, поэтому установившаяся температура не СЛ превысит номинальной. 1 ил.