Устройство для защиты тяговых электродвигателей от перегрева Советский патент 1987 года по МПК H02H7/08 H02H5/04 

131

ся сигналом по току возбужцеиия с датчика 11 и переходит в состояние, противоположное режиму тяги. Сигнал, подаваемый на вход сумматора 7. с выхода компаратора 10, изменяет выход сумматора 7 на величину, пропорциональную разности сопротивлений якорной обмотки возбуждения для определенного уровня температуры. На соответствующие входы множителя 5 поступают сигналы, пропорциональные квадрату тока возбуждения с квадратора 6 и сопротивления нагретой обмотки возбуждения с выхода сумматора 7. Од1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты тяговых электродвигателей от перегрева.

Цель изобретения - повьшшние надежности работы электродвигателей путем пpeдoтвpaл eния перегрева изоляции обмотки возбуждения.. ,

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содерЖ ИТ пороговый элемент 1, интегратор 2, управляемый аттенюатор 3, сумматор А, блок 5 умножения (множитель)5 квадратор 6, сзт матор 7, датчик 8 температуры окружающей среды, максиселектор 9, оди вход которого соединен с первым вхо™ дом компаратора 10 и с выходом датчика 11 тока возбуждения тяговых электродвигателей, а второй вход со- единен через максиселектор 12с датчиками 13 якорного тока электродвигателей. Второй вход компаратора 10 соединен с выходом максиселектора 12, Выход компаратора 10 соединен с соответствующим входом интегратора 2 и с входами сумматоров 4 и 7, причем на второй вход сумматора 4 поступает сигнал от датчика расхода охлаждающего воздуха.

Устройство работает следующим образом.

В режиме .тяги обмотки возбуждения тяговых, электродвигателей тепловоза соединены последовательно с якорной обмоткой. Ток, протекающий через об545

новремеино сигнал с компаратора 10 изменяет выходной сигнал сумматора 4 на постоянную величину, равную разности теплоотдачи обмотки возбуждения и якорной обмотки, вследствие чего сигналы, поступающие на вход интегратора, интегрит)уютен с постоянной времени, равной постоянной времени об-- мотки возбуждения злектродвигателя. При превышении сигнала о перегреве обмотки возбуйодения заданной уставки срабатывает пороговый элемент 1, что приводит к повышению степени охлаждения тяговых двигателей. 1 ил.

5

0

5

С

5

мотки возоу)5ф, равен якорному то-- ку соответствзпощего электродвигателя для режима полного поля или составляет определенную часть якорного тока в ослабленного гюля, когда обмотка возбугждения шунтируется резисторами ослабления поля.,В этом случае предлагаемое устройство определяет перегрев якорной обмотки элек- тродвигател51 J через котор.ый протекает наибольший из токов параллельно ченных тяговых электродвкгателей для чего при помспти йаксиселектора 12 вьщеляется максш ;альный сигнал одного из датчиков 13 якорного тока (датчики якорного тока устаказливаются в цепи каждого тягового электродвигателя) . Датчик 11 тока возбуждения вырабатывает сигнал только в режиме реостатного торможенияз, когда все обмотки возбуйсдения соединены между собой и подключены к источнику регу лируемого напряясения,. Поэтому сигнал с выхода датчика 1 1 тока зозбуждения.: поступающий на соответств ующие входы максиселектора 9 и корректирующего компаратора Кц равен нулю. На нхрд ква.,дратора 6 поступает сртгнал через максиселектор 9 с выхода максиселектора 12. На выходе квадратора б сигнал пропорционален квадрату максимального из якорных тсков тяговых электродвигателей, I Уровень выхода корректирующего компаратора 10 при отсутствии сигнала с выхода датчика 11 тока возбуждения

соответствует алгоритму расчета перегрева якорной обмотки наиболее загруженного электродвигателя и подается на соответствующие входы интегратора 2, сумматоров 7 и 4,

Блок 5 умножения производит перемножение сигналов квадратора 6 и сумматора 7, его входной сигнал пропорционален потерям в меди якорной обмотки. Учет температуры окружающей среды осуществляется при помощи сумматора 7, для чего на его входы поступают сигналы, один из которых пропорционален перегреву (с выхода интене тока возбуждения. Этот сигнал поступает на соответствующие входы максиселектора 9 и корректирующего компаратора 10. Когда ток Б обмотках

гратора 2), другой - температуре ок- f5 ется сигнал, пропорциональный величи- ружающей среды, определяемой датчиком 8 термометра сопротивления, который размещается в вентиляционном канале. На третий вход сумматора 7 поступает сигнал с выхода компаратора 10 и воз-20 возбуждения не превышает по величине действует на сумматор 7 таким обра- якорный ток наиболее нагруженного зом, что его выходной сигнал пропорционален сопротивлению якорной обмотки нагретого электродвигателя

25

электродвигателя, через максиселек- тор 9 на вход квадратора 6 поступает сигнал, соответствующий наибольшему якорному току. Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 соответствует уровню, при котором вычислительное устройство рассчитывает величину перегрева якорной обмотки тягового электродвигателя по указанному алгоритму режима тяги.

R + R хя с

об

где R,

R

хз

Rn

6i г

сопротивление якорной обмотки в нагретом состоянии; сопрот1галение якорной об- 30 мотки при температуре окружающей среды, сопротивление якорной обмотки при температуре окружающей среды ОС, температурный коэффициент сопротивления меди/ перегрев якорной обмотки по сравнению с температурой окружающей-среды. 40 Сигнал обратной связи интегратора 2 подается на его вход через аттенюатор 3, управляемый напряжением с выхода сумматора 4, величина которого связана с расходом охлаждающего воз- 45 духа или с позицией контроллера машиниста. Выходное напряжение компаратора JO, подаваемое на другой вход сумматора 4, определяет на выходе

электродвигателя, через максиселе тор 9 на вход квадратора 6 поступ сигнал, соответствующий наибольше якорному току. Выходной сигнал ко ректирующего компаратора 10 соотв ствует уровню, при котором вычисл тельное устройство рассчитывает в личину перегрева якорной обмотки гового электродвигателя по указан алгоритму режима тяги.

В режиме, когда ток возбуждени превышает величину наибольшего яко ного тока, устройство работает сле дующим образом.

Сигнал по току возбуждения с вы хода датчика 11 тока возбуждения ч рез максиселектор 9 поступает на квадратор 6, сигнал на выходе кото рого пропорционален квадрату велич ны тока возбуждения. Выходной сигн корректирующего компаратора 10 в э случае определяется сигналом по то возбуждения с датчика 11 и переход в состояние, противоположное режим тяги. Такое изменение выхода компа ратора 10 переводит устройство опр деления перегрева якорной обмотки тягового электродвигателя на алгопоследнего напряжение, пропорциональ-50 ритм вычисления перегрева обмотки

ное удельной теплоотдаче якоря. Таким образом, с выхода аттенюатора 3 на вход интегратора 2 подается сигнал, обратный по знаку потерям в меди, пропорциональный теплоотдаче якоря. Соответствующий вход интегратора 2 соединен с выходом корректирующего KONmapaTopa 10, что определяет интегрирование входных сигналов интегра

тора с постоянной времени, равной постоянной времени якорной обмотки тягового электродвигателя. Таким образом, в тяговом режиме устройство с предлагаемой структурой вычисляет и контролирует уровень перегрева якорной обмотки наиболее нагруженного тягового электродвигателя.

В режиме реостатного торможения последовательно соединенные обмотки возбуждения получают питание от регулируемого преобразователя. Датчик 11 тока возбуждения стоит в цепи обмоток возбуждения. На выходе образуне тока возбуждения. Этот сигнал поступает на соответствующие входы максиселектора 9 и корректирующего компаратора 10. Когда ток Б обмотках

ется сигнал, пропорциональный величи- возбуждения не превышает по величине якорный ток наиболее нагруженного

ется сигнал, пропорциональный величи- возбуждения не превышает по величине якорный ток наиболее нагруженного

электродвигателя, через максиселек- тор 9 на вход квадратора 6 поступает сигнал, соответствующий наибольшему якорному току. Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 соответствует уровню, при котором вычислительное устройство рассчитывает величину перегрева якорной обмотки тягового электродвигателя по указанному алгоритму режима тяги.

В режиме, когда ток возбуждения превышает величину наибольшего якорного тока, устройство работает сле- дующим образом.

Сигнал по току возбуждения с выхода датчика 11 тока возбуждения через максиселектор 9 поступает на квадратор 6, сигнал на выходе которого пропорционален квадрату величины тока возбуждения. Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 в этом случае определяется сигналом по току возбуждения с датчика 11 и переходит в состояние, противоположное режиму тяги. Такое изменение выхода компаратора 10 переводит устройство определения перегрева якорной обмотки тягового электродвигателя на алговозбуждения тягового электродвигателя. Сигнал, пoдaвae aIЙ на вход сумматора 7 с выхода корректирующего компаратора 10, изменяет выход сум- матора 7 на величину, пропорциональную разности сопротивлений якорной обмотки возбуждения для определенного уровня температуры. Таким образом, на выходе сумматора 7 получаем сигнал, пропорциональный сопротивлепию нагретой обмотки возбуждения.

R... R,

где

Г06

R

ГОБ

R

гя

( uR

гя i- &R.

сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состоянии j

сопротивление якорной обмотки в нагретом состоянии;

разность между величиной сопротивления якорной обмотки и обмотки возбтасде- ния.

На соответствующие входьР множител 5 поступают сигналы, пропорциональные квадрату тока возбуждения электродвигателей с квадратора 6 и сопротивления нагретой обмотки возбужд,ени с выхода сумматора 7, Сигнал на выходе множителя 5, пропорционален потерям в меди обмотки возбуждения.

Одновременно с этим выходной сигнал с выхода корректирующего компаратора изменяет выходной сигнал сумматора 4 на постоянную величину, рэ.вну разности теплоотдачи обмотки возбуждения и якорной обмотки при одном и том же расходе охлажр.ающего воздуха. Таким образом, с вы.хода сумматора 4 на соответствующий вход аттенюатора 3 подается величина, пропорциональна удельной теплоотдаче обмотки воз буче- дения тягового, электродвигателя - ЛВ.

CD

оя

где В

ее

В

ая

удельная теплоотдача оо- мотки возбу 4сдения; удельная теплоотдача якорной обмотки;. feB - разность между величиной

удельной теплоотдачи обмотки возбуждения и якорной обмотки для определенного расхода охл;5ждающего воздуха .

Кроме того, выходной сигнал воздействует на вход интегратора 2 таким образом, что сигна-пы, пропорциональные потерям в меди обмотки возбуждения дви1 ателя и теплоотдача обмотки возбуждения, поступаюпще на вход интегратора 2, интегрируются с постоянной времени, равной постоянно времени обмотки возбуждения электродвигателя. Изменение постоянной времени интегратора в реальном электронном моделирующем устройстве для ана

логового интегратора осуществляется подключением дополнительной интегрирующей емкости, а для интегратора, выполненного на цифровых элементах, выполняется изменением частоты выходных импульсов задающего генератора.

В результате произведенных изменений в алгоритме вычисления сигнал, образующийся на выходе интегратора 2, пропорционален величине перегрева обмотки возбуждения электродвигателя, которая в указанном режиме является в отнощении перегрева лимитирующим элементом. При превышении сигнала о перегреве обмотки возбуждения задан- ,ной уставки срабатывает пороговый элемент 1 (триггер), что приводит к повышению степени охлаждения тяговых двигателей.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность защиты тяговых электродвигателей от перегрева, предотвращая перегрев изоляции обмоток возбуждения сверх допустимого в тяжелых режимах эксплуатации.

5

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для защиты тяговых электродвигателей от перегрева по авт. св. № 824360, отличающееся тем, что, с целью повыще- ния надежности работы электродвигателей путем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения, в него дополнительно введены второй макси- селектор, датчик тока возбуждения тяговых электродвигателей, корректирующий компаратор и второчи сумматор, один вход которого предназначен для подключения к датчику расхода охлаждающего воздуха, второй вход соединен с выходом компаратора, с третьим входом первого су № атора и с вторым- входом интегратора, а выход соединен с входом управления аттенюатора, выход первого максиселектора соединен с первым входом компаратора и с первым входом второго максиселектора, второй вход которого соединен с выходом датчика тока возбуткдения тяговых электродвигателей и вторым входом компаратора, выход второго максиселектора соединен с входом квадратора. ,

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для тепловой защиты тяговых электродвигателей. Целью изобретения является повышение надежности работы электродвигателей- путем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения. Сигнал по току возбуждения с выходя датчика 11 тока возбуждения через макси- селектор 9 поступает на квадратор 6. Выходной сигнал корректирлтощего компаратора. 10 в этом случае определяет|етнн «raB Ю