Устройство для температурной защиты электродвигателя Советский патент 1989 года по МПК H02H5/04 

1

Изобретение относится к релейной защите, а более конкретно к системам защиты, реагирующим на отклонение от нормальных значений температуры, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1372449.

Цель изобретения - повышение эффективности функционирования путем обеспечения селективности операций в зависимости от величины прогнозируемого нагрева через заданный интервал времени.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства

Устройство содержит датчик 1 нагрева обмотки, выход которого подключен к входу пускового органа 2 и первого блока 3 дифференцирования, выход которого подключен к входу второго блока 4 дифференцирования, первый 5, второй 6 и третий 7 блоки стробирования, причем выход датчика 1 нагрева обмотки подключен на первый вход первого блока 5 стробирования, выход первого блока 3 дифференцирования подключен на первый вход второго блока 6 стробирования, выход второго блока 4 дифференцирования подключен на первый вход третьего блока 7 строJ.

-sj

Ј 1

ОО GO

РО

бирования, а выход пускового органа 2 подключен на второй вход первого 5, второго 6 и третьего 7 блоков стробирования. Выход третьего блока 7 стробирования подключен на первый вход первого блока 8 деления и на второй вход второго блока Ч деления, а выход второго .блока 6 стробирования подключен на второй вход первого блока 8 деления и на вход квадратичного преобразователя 10, выход которого подключен на первый вход второго блока 9 деления. Выход первого блока 8 деления через последователь- но соединенные пропорциональный преобразователь 11 и первый функциональный преобразователь 12, реализующий экспоненциальную функцию, подключен на первый вход первого блока 13 ум- ножения, на второй вход которого подключен выход второго блока 9 деления при этом выход второго блока 9 деления через инвертор 14 подключен на первый вход сумматора 15, выход пер- вого блока 13 умножения подключен на второй вход сумматора 15, а выход первого блока 5 стробирования подключен на третий вход сумматора 15. Выход сумматора 15 подключен на пер- вый вход первого нуль-индикатора 16, на второй вход которого подключен выход задатчика 17 максимально допустимого нагрева, причем выход задатчика 17 максимально допустимого нагрева подключен также на первый вход третьего блока 18 деления, на второй вход которого подключен выход первого блока 5 стробирования. Выход третьего блока 18 деления через второй функциональный преобразователь 19, реализующий логарифмическую функцию, подключен на первый вход второго блока 20 умножения, на второй вхо которого подключен выход третьего функционального преобразователя 21, реализующего обратную зависимость, вход которого соединен с выходом первого блока 5 стробирования. Выход второго блока 20 умножения подключен на первый вход второго нуль-индикато ра 22, на второй вход которого подключен задатчик 23 порога времени, при этом выход первого нуль-индикатора I6 подключен к первому входу первой логической схемы И 24 и к первому входу второй логической схемы И 25, а выход второго нуль- индикатора 22 подключен к второму

,

,. ., JQ25 , 3555

40

50

входу первой логической схемы И 24 и к входу логической схемы НЕ 26, выход которой подключен к второму входу второй логической схемы И 25.Пусковой орган 2 содержит два термореле, первое из которых реагирует на превышение максимально допустимой температуры нагрева обмотки, а второе реагирует на превышение температуры обмотки электродвигателя над номинальной. Первый 5, второй 6 и третий 7 блоки стробирования выполняются на базе электронных ключей.

Устройство работает следующим образом.

С выхода датчика 1 нагрева обмотки сигнал U0, пропорциональный температуре нагрева обмотки электродвигателя, поступает в пусковой орган 2, первьй блок 3 дифференцирования и на первый вход первого блока 5 стробирования. В блоке 3 сигнал U$ дифференцируется, полученный таким образом сигнал U1 U0 разветвляется во второй блок 4 дифференцирования и на первьй вход второго блока

6стробирования. Пусковой орган 2 Функционирует в зависимости от величины сигнала U0. В случае, когда

U0 U 4 (U А - сигнал, пропорциональный максимально допустимой температуре нагрева обмотки электродвигателя), срабатывает термореле, подающее команду на отключение электродвигателя от сети. В случае, когда U Ном U0 U A (U Ном - сигнал, пропорциональный номинальной температуре нагрева обмотки электродвигателя), срабатывает другое термореле и сигнал U.O поступает на вторые входы первого 5,второго 6 и третьего 7 блоков0 етробирования (момент времени Т0 на фиг,2). Во втором блоке дифференцирования сигнал U дифференцируется. Результирующий сигнал U3 Uo поступает на первый вход третьего блока

7стробирования. Сигналы Uoj Ut и U3 стробируются в момент времени

Т0 в первом 5, втором бив третьем 7 блоках стробирования соответственно, С выхода первого блока 5 стробирования сигнал U0(T0) разветвляется на третий вход сумматора 15 и на второй вход третьего блока 18 деления. С выхода второго блока 6 стробирования сигнал U 5 Ue(T0) разветвляется на второй вход первого блока 8 и в квадратичный преобразователь 10. С выхода третьего блока 7 стробирования сигнал U6 ) разветвляется на второй вход второго блока 9 деления и на первый вход первого блока 8 деления. В квадратичном преобразователе 10 сигнал Us умножается сам на себя, полученный в результате сигнал 11-, Си 0(Т„)4 поступает на первый вход второго блока 9 деления. Во втором блоке 9 деления выполняется операция деления сигнала U-, на сигнал U4, полученный в результате сигнал Uj tU 0(Tp)JV /UЈ(TC) поступает в инвертор 14 и на второй вход первого блока 13 умножения. С выхода инвертора 14 сигнал U 9 -U г -Ги 0(Т0)(То) поступает на первый вход сумматора 15, В первом блоке 8 деления выполняется операция деления сигнала U на сигнал полученный в результате сигнал U ,0 Ut/U4 U;(T0)/U0(T0) раз- ветвляется в пропорциональный преобразователь 11, где умножается в К-раз (К - постоянная величина, устанавливаемая при настройке устройства, которая пропорциональна интервалу времени, в рамках которого ществляется прогнозирование температуры нагрева обмотки электродвигателя), и в третий функциональный преобразователь 21, где величина сигнала преобразуется в обратную величину Сигнал Utl U f0-K KU;(T0)/Ui(T.e) с выхода первого блока 8 деления поступает в первый функциональный преобразователь 12, где сигнал экспоненциально преобразуется. Результирующий сигнал U 1г exp U „ exp KUo(T0)/U 0() поступает на первый вход первого блока 13 умножения. В первом блоке 13 умножения выполняется умножение сигнала Uj на сигнал U12 , полученный в результате сигнал U 1S Ue- U1t Cu;(Te)4 / /Uj(Te)i exp KU;(T.)/u;(TD)) поступает на второй вход сумматора 15. В сумматоре 15 выполняется сложение сигналов U4, U 9 и U1S . Сигнал U -ц и« + и9 + и„ ив(т0) -ttUo(T,)V

/U(T0) + ttUi(Te)l/U e T.)} exp tKU2(T,)/ui(Te)} с выхода сумматора I5 поступает на первый вход первого нуль-индикатора 16, на второй вход которого поступает сигнал U ft от задатчика 17 максимально допустимого нагрева. Сигнал U14 пропорционален прогнозируемой температуре

нагрева обмотки электродвигателя. В случае, когда сигнал, пропорциональный прогнозируемой температуре нагрева обмотки электродвигателя, в течение заданного интервала времени превысит сигнал, пропорциональный максимально допустимой нагрева обмотки, на выходе первого нуль-индикатора 16 формируется сигнал U u 1, который затем поступает на первый вход первой 24 и второй 25 логических схем, в противном случае U f 0. В третьем блоке 18 деления вы-

5 полняется операция деления сигнала U -,, на сигнал U4, результирующий сигнал U ,, U fJ/U|, поступает во второй функциональный преобразователь 19, где над ним выполняется

0 операция логарифмирования. Полученный во втором функциональном преобразователе 19 сигнал U 18 InU n ts/U0(T0) поступает на первый вход второго блока 20 умножения,

5 в котором выполняется операция умножения сигнала U 1в на сигнал U 1/U,. U(Te)/UX(T,), который снимается с выхода третьего функционального преобразователя 21, В ре0 зультате на выходе второго блока 20 умножения формируется сигнал U 20

и,.-и„

U0 (T0)/U(T ) х

х In Си м-/и„(Тв), который поступает на первый вход второго нуль-индика-

5 тора 22, на второй вход которого поступает сигнал иг, от задатчика 23 порога времени. Сигнал U 2о пропорционален прогнозируемому интервалу времени от превышения номинальной тем0 пературы нагрева обмотки до достижения максимально допустимой температуры нагрева обмотки электродвигателя. Сигнал U,,, пропорционален допустимому для данного электродвигателя

5 интервалу времени от превышения номинальной температуры нагрева обмотки электродвигателя до достижения максимально допустимой температуры нагрева обмотки. При условии U7o7/U1(

0 на выходе второго нуль-индикатора 22 формируется сигнал U 4а 1, а в случае U го сигнал U гг 0. При U 2а I сигнал на выходе логической схемы НЕ 26 равен нулю, а при U 71

е 0 сигнал U и 1. Таким образом, логическая часть схемы устройства, состояния из первой логической схемы И 24, второй логической схемы И 25 и логической схемы НЕ 26 в зависимости от теплового режима обмотки электродвигателя, реализует две комбинации. В первом случае

Uf

и,

1;

ч и„ 0; (1)

U43 1;

Имеет место отключение электродвигателя от сети, поскольку прогнозируемая температура нагрева обмотки больше предельно допустимой, а интервал времени от превышения номинальной температуры нагрева обмотки до достижения максимально допустимой температуры нагрева обмотки меньше допустимого для данного электродвигателя. Во втором случае

н U 1

UM 1;Д(2)

игг 0; J

Имеет место сброс части нагрузки, поскольку хотя температура нагрева обмотки электродвигателя может превысить максимально допустимую,это произойдет через интервал времени, который больше допустимого, в связи с чем есть возможность облегчить температурный режим обмотки электродвигателя, осуществив сброс части нагрузки, не отключая электродвигатель и не прерывая технологического цикла.

Температурные режимы работы электродвигателя иллюстрируются при помощи временных диаграмм (фиг.2), где кривая 27 описывает температурный режим обмотки электродвигателя в случае достижения максимально допустимой температуры нагрева обмотки (1д на интервале времени (Т0, Т мин), меньшем допустимого интервала для данного электродвигателя (Т 0, Тд), причем в момент времени Т й температура нагрева обмотки электродвигателя превысит Q и будет равна QMC,ttC .Кривая 28 опясьюает температурный режим обмотки электродвигателя при соответствии температуры нагрева обмотки 5Д моменту времени Тд. В случае кривых вида 27 и 28 следует отключать электродвигатель от сети Кривая 29 описывает температурный режим обмотки электродвигателя при достижении температуры нагрева обмотки позже момента времени ТА, причем в момент времени Т температура нагрева обмотки электродвигателя меньше максимально допустимой. В последнем

0

случае достаточно осуществить сброс части нагрузки, не отключая электродвигатель. Предлагаемое устройство способно прогнозировать температуру нагрева обмотки электродвигателя и действует селективно по отношению к отключению электродвигателя и сбросу части нагрузки, что повышает надежность работы технологического оборудования, приводимого электродвигателя, снижает ущерб от перерывов производственного процесса, а также увеличивает срок службы изоляции

jj электродвигателей.

Формула изобретения

Устройство для температурной защиты электродвигателя по авт.св. № 1372449, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности функционирования путем обеспечения селективности операций в за5 висимости от величины прогнозируемого нагрева через заданный интервал времени, в него дополнительно введен третий блок деления, к первому входу которого подключен выход первого блока стробирования, к второму входу подключен выход задатчика максимально допустимого нагрева, а выход третьего блока деления соединен с входом вновь введенного второго функционального преобразователя,выход которого соединен с первым входом вновь введенного второго блока умножения, к второму входу которого подключен выход вновь введенного третьего функционального блока,вход которого соединен с выходом первого блока деления, а выход второго ка умножения соединен с первым входом второго вновь введенного блока нуль-индикатора, его второй вход соединен с вновь введенным задатчи- ком порога времени, при этом выход второго нуль-чндикатора соединен с первым входом первой вновь введенной логической схемы И, к второму входу которой подключен выход первого нуль-индикатора, который также соединен с первым входом второй вновь введенной логической схемы И, а ее второй вход подключен к выхо5 ду вновь введенной логической схемы НЕ, вход которой подключен к выходу второго нуль-индик атора, при этом выход первой логической схемы И сое0

5

0

5

0

динен с клеммой для подключения исполнительного механизма, осуществляющего автоматическое уменьшение нагрузки, а выход второй логической схемы И соединен с клеммой для подключения исполнительного механизма, отключающего нагрузку, а также соединен с выходом пускового органа.

дном

i мин ia

27

mO

ia

Фиг. г

Тмакс Т

Изобретение относится к релейной защите, а более конкретно к системам защиты, реагирующим на отклонение от нормальных значений температуры. Целью изобретения является достижение селективности по отношению к отключению электродвигателя и сбросу части нагрузки. Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит третий блок деления, второй и третий функциональные преобразователи, второй блок умножения, второй нуль-индикатор, задатчик порога времени, первую и вторую логические схемы И и логическую схему НЕ. На первый вход третьего блока деления подключен выход задатчика максимально допустимого нагрева. На второй вход подключен выход первого блока стробирования, причем выход третьего блока деления через второй функциональный преобразователь подключен на первый вход второго блока умножения. Второй вход второго блока умножения соединен с выходом первого блока деления через третий функциональный преобразователь. При этом выход задатчика порога времени и выход второго блока умножения подключены на первый и второй входы второго нуль-индикатора соответственно. 2 ил.