Устройство для защиты от превышения температуры элемента электрооборудования Советский патент 1987 года по МПК H02H7/08 

13

ной интенсивности вентиляции, и подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 2. Выходной код реверсивного счетчика 2 поступает на блок защитного отключения 3 и преобразователь код-частота 4. Одновременно сигнал интенсивности венти.пяции, преобразованный блоком интенсивности вентиляции 5, поступает на вход делителя аналоговых напряжений 7, на второй вход которого поступает напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 6, С выхода делителя аналоговых напряжений 7 напряжение по-.

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для применения в устройствах теплового контроля и защиты от перегрева электрооборудования с принудительной вентиляцией, в частности тяговых двигателей и преобразовательных установок электровозов и тепловозов.

Цель изобретения - повьиление точности контроля превышения температуры при изменении интенсивности вентиляции.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства защиты и контрол.я за превьпвением температуры элемента, электрооборудования; на фиг,2 - график зависимости изменения постоянных времени от расхода воздуха.

Устройство содержит аналого-час- тотный преобразователь 1 тока нагрузки в частоту импульсов с входом для подключения к датчику тока, реверсивный счетчик 2, суммирующий вход которого подключен к выходу аналого- частотного преобразователя 1, а выход - к входу блока 3 защитного отключения и к первому входу преобразователя 4 код-частота, блок 5 интенсивности вентиляции, имеющий вход для подключения к выходу датчика вентиляции. Преобразователь код-частота выполнен в виде последовательно соединенных блоков: цифроаналогового преобразователя 6, дешителя 7 ангшо- говых напряжений, управляемого генератора 8 импульсов. Выход управляе541

дается на вход управляемого, генератора импульсов 8, частота которых пропорциональна входному напряжению. Импульсы с управляемого генератора 8 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 2, Таким образом, предложенное устройство при изменении интенсивности вентиляции позволяет по сравнению с известными .устройствами более точно контролировать величину превьшения температуры элементов контролируемого электрооборудования. 2 ил.

мого генератора 8 импульсов является выходом преобразователя 4 код-частота и подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 2. Вход цифроаналогового преобразователя 6 является nepEtiiM входом преобразователя 4 код-частота. Один вход делителя 7 аналоговых и.апряжений подключен к выходу цифроаналогового-преобразователя 6, а второй - к выходу блока 5 интенсивности вентиляции. При этом второй вход делителя 7 аналоговых напряжений является вторым входом преобразователя 4 код-частота.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное току I нагрузки, преобразуется аналого- частотным преобразователем 1 в последовательность импульсов, частота которых fg пропорциональна установившемуся повьшению температуры 0сх)м защищаемого элемента электрооборудования при номинальной интенсивности вентиляции ( и подается на суммирующт вход реверсивного счетчика 2. Выходной код N реверсивного счетчика под;1ют на блок 3 защитного отключения и преобразователь 4 код- частота. Одновременно на вход блока 5 поступает сигнал интенсивности вентиляции W в виде напряжения (w),, которое преобразуется в напряжение,

величина которого изменяется по зако- ну Ug K,eL fi(w), где 0 отношение установившихся превышений тем

ператур контролируемого элемента электрооборудования при фактической и номинальной интенсивности вентиляции j К, - коэффициент пропорциональности. Сигнал об интенсивности вентиляции W в виде напряжения U может поступать с выхода индукционного анемометра (например, типа АИ-2) или термоанемометра. Установлено, что безразмерная зависимость боо f(w) для различных видов электрооборудования при всех токах нагрузки близка к экспоненциальной функции вида

e

-bw e +

00 a e +1, где a,b - коэффициенты аппроксимации, зависящие от вида нагревающихся частей электрооборудования J

W - отношение фактической ско- рости воздуха к номинальной. Зависимость 0 f (w) представлена на фиг.2. Преобразованное блоком 5 напряжение Uw f(w) по закону изменения Q00 f(w) поступает в виде напряжения Ug на вход делителя 7 аналоговых напряжений, на второй вход которого поступает напряжение U KjN с выхода цифроаналогового преобразователя 6. С выхода делителя 7 аналоговых напряжений напряжение и K,N/6 подается на вход управляемого генератора 8 импульсов, частота которых пропорциональна напряжению с выхода блока 7. Частота импульсов с выхода блока 8

при коде N 1 и 0

1 должна быть

%

фактически или условно равна , - постоянная времени тепловой модели при номинальной интенсивности вентиляции w, равная фактической тепловой постоянной времени контролируемого элемента электрооборудования Oj, . Тогда при N и Q, отличных от единицы на выходе блока 8 частота следования импульсов изменяется по закону

N

lV:C

(1)

Эти импульсы подают на вычитающий вход реверсивного счетчика 2.

В качестве цифроаналогового преобразователя 6 могут использоваться интегральные микросхемы, например, типа 572IIA1. Устройство 7 деления двух аналоговых напряжений может- быть реализовано на микросхеме 525ПС1.

754Г4

Моделирование с использованием соотношения (1) отражает тепловые процессы в реальном элементе электрооборудования при изменяющейся интенсивности вентиляции, так как результирующая скорость накопления импульсов в реверсивном счетчике 2f определяется по формуле

f fa f - -N.

N6S,

(2)

Дифференциальное уравнение скорости изменения превьппения температуры & для номинальной интенсивности вентиляции v можно записать

d0 dt

- F - Т7 C

- q . з;

Сц -Ott q Ь

где F FI, соответственно скорости

изменения превышения тем 20пературы при нагреве при

отсутствии теплоотдачи и при охлаждении при от- сутствии источников тепла Если принять превышение темпе- ратуры Q пропорциональным количеству накопленных в счетчике 2 импульсов N, то получим соответствующее дифференциальное уравнение для скорости накопления импульсов в тепловой мо- 30 дели для номинальной интенсивности вентиляции

dN dt

NSN N

f. 35

-E . (A)

I NM

Для идентичности тепловой модели реальному тепловому объекту необхо

димо, чтобы с/

нм

L.

Если выразить

пульсов f

в (с), то получим частоты им40

и fjj в (Гц). Для номинальной интенсивности вентиляции можно записать

б

ОоМ

iZ В

(5)

45

50

где iP - мощность тепловых потерь в

защищаемом элементе электрооборудования j величина теплоотдачи при номинальной интенсивности вентиляции.

Ви 5

При измененной интенсивности вентиляции w и том же токе I нагрузки установившееся превышение температуры равно

йР

9

OON

В/

(6)

где В, - изменившееся теплоотдачи.

Учитывая, что в большинстве практических расчетов принимают величину тепловых потерь &Р при одном и том же токе нагрузки неизменной, можно записать

BN.

.

PppW бдаМ

т.е.бдд

Известно, что В С/ , где С - теплоемкость защищаемого элемента электрооборудования.

Производя подобные предыдущим преобразования, получим выражение для постоянной времени при измененной ин- тенсивности вентиляции

т о

Vi DM

м .

Вм

BW

0

или QOO M.

Подставляя в ура значения Q о н условий вентиляции, ственно

d6 вройQ .

dt t Сцв.

аи И(он N -N

jZ -п )

dN Na

dt N« 00

что полностью соответствует уравнению (2) .

Интегрируя эти уравнения получим их решения соответственно

0.0,

,

N

N«,N(1 - ) + N,,, .

Таким образом, для обеспечения соответствия изменения установившихся .превьшений температур и постоянных

времени защищаемого элемента электро оборудования его тепловой модели при изменении интенсивности вентиляции достаточно составляющую частоты изменить по закону

, N б а

«-N HOO

что соответствует выражению (1).

Возможны варианты предлагаемого устройства без изменения его сущности. Так например, при использовании устройства защиты элемента электрооборудования от перегревов выполненного аналогично известному устройству, в котором перед входным аналого

частотным преобразователем включен модулятор, выход делителя 7 аналоговых напряжений подключается к входу аналого-частотного преобразователя 1, Этот вариант предпочтителен при использовании реверсивных счетчиков с одним счетным входом, в которых режим прямого или обратного счета осуществляется в зависимости от вида логического сигнала на управляющем входе (например, микросхема 564ИЕ11). В этом случае импульсы с частотой

f5

)L

поступают на счетный вход

0

f -N.

ь нм-б;

реверсивного счетчика в полупериод работы модулятора, когда на управляющем входе реверсивного счетчика при- (Сутствует логический сигнал, соответствующий операции обратного счета.

Технико-экономическая эффективность изобретения достигается за счет повыщения точности контролиро- 5 вания величины превьшения температуры электрооборудования при изменении интенсивности вентиляции.

Формула изобретения

30

Устройство для защиты от превьшения температуры элемента электрооборудования, содержащее аналого-час- тотный преобразователь тока нагрузки,

с выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, блок отключения, блок интенсивности вентиляции, отличающееся

40

тем, что, с целью повышения точности контроля превышения температуры при изменении интенсивности вентиляции, в него введен преобразователь код-частота, выполненный в виде последовательно соединенных цифроана- 4 логового преобразователя, блока деления и управляемого генератора импульсов, выход последнего подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, выход которого присоединен к входу цифроаналогового преобразователя и входу упомянутого блока отключения, а выход блока интенсивности вентиляции подюпючен к второму входу блока деления.

50

А ,-

Редактор С.Лисина

фи.2

Составитель О.Муратов Техред М.Ходанич

Корректор Л.Патай

Заказ 2429/49Тираж 618Подписное

ВНИШШ 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

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты от перегрева электроустановок, Цель изобретения - повышение точности контроля превышения температуры при изменении интенсивности вентиляции. Напряжение, пропорциональное току нагрузки преобразуется аналого-час- тотным преобразователем t в последовательность импульсов, частота которых пропорциональна установившемуся повьштению температуры при номиналь{ П а & (Л со -4 СЛ 4;: Ш./