Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки Советский патент 1992 года по МПК H02H7/08 H02H3/52 H02H5/04 

ю со ю

ю

Изобретение относится к-электротехни- ке, а именно к защите электродвигателей от Т перегрузки как при синусоидальном, так и несинусоидальном напряжении питания. Целью изобретения является повышение надежности защиты электродвигателяЧза счет учета влияния дополнительных потерь активной мощности, обусловленных несинусоидальностью напряжения питающей сети. Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки состоит из трансформатора датчика тока 1, фильтров основной 2 и высших 3,4 гармоник, квадратирующих блоков 5-7, умножителей 8, 9, суммирующего блока 10, блока 11 сравнения,блока 12 выдержки времени, исполнительного органа 13. Оценка перегрузки электродвигателя осуществляется по суммарным потерям активной мощности от высших гармоник, протекающих в обмотке электродвигателя 2 ил. (Л

Фие.1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите электродвигателей от перегрузки как при синусоидальном, так и несинусоидальном напряжении питания.

Целью изобретения является повышение надежности защиты электродвигателя путем учета влияния дополнительных потерь активной мощности, обусловленных несинусоидальностыо напряжения питающей сети.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - частотная характеристика активного сопротивления электродвигателя.

Устройство содержит трансформатор (датчик) 1 тока, к вторичной обмотке которого подключены фильтр 2 основной гармоники и фильтры 3, 4 высших гармоник. К фильтрам 2-4 присоединены квадратирую- щие блоки 5 - 7. К выходам квадратирующих блоков 6, 7 подключены умножители 8, 9. Выходы умножителей 8, 9 подключены к суммирующему блоку 10, к одному из входов которого подключен выход квадратиру- ющего блока 5, К выходу суммирующего блока 10 последовательно подключены блок 11 сравнения, блок 12 выдержки времени и исполнительный орган 13, связанный с коммутационным аппаратом 14.

Устройство работает следующим образом. При синусоидальном напряжении питания в фильтрах 3,. 4 высших гармоник ток отсутствует. Защита двигателя от перегрузки обеспечивается при помощи фильтра 2 основной гармоники, квадратирующего блока 5, суммирующего блока 10, блока 11 сравнения, блок 12 выдержки времени, исполнительного органа 13.

При наличии несинусоидальности в токе двигателя появляются дополнительные потери активной мощности в его обмотках, что приводит к повышению температуры сверх предельного значения, преждевременному старению изоляции, и, как следствие, к сокращению срока службы.

В качестве критерия оценки перегрузки используется величина суммарных потерь активной мощности от высших гармоник, протекающих в обмотке электродвигателя. Наличие в сети несинусоидального напряжения обусловливает протекание спектра тока высших гармоник по обмоткам электродвигателя. Следовательно, суммарные потери , определяемые всеми гармониками тока, должны рассчитываться по формуле

Д% J APv-Jj Iv -Rv Ri5 lv-kRv.

где п - количество гармоник;

v- номер гармоники;

RI - активное сопротивление двигателя на частоте 50 Гц;

IV-TOK гармоники в цепи двигателя;

RV- активное сопротивление двигателя на v-й гармонике;

, -R

KRV -

0

5

0

5

Ri

коэффициент увеличения

активного сопротивления двигателя на частоте v-й гармоники по отношению к сопротивлению тока двигателя на частоте первой гармоники.

Как видно из графика на фиг. 2, величина активного сопротивления двигателя возрастает с увеличением номера гармоники. Это возрастание KRV на повышенных частотах объясняется проявлением поверхност- 0 ного эффекта и эффекта близости, Анализ выражения (1) и графика на фиг. 2 показывает, что перегрев обмоток может возникнуть и в том случае, когда действующее значение тока не превышает номинального. В то же время, при использовании для оценки перегрузки такого критерия, как величина тока в двигателе, невозможно получить однозначной зависимости между значением величины тока и температурой нагрева, так как протекание в обмотках двигателя токов высших гармоник, одинаковых по величине, но различных по частоте, вызывает неодинаковые потери от высших гармоник, а следовательно, и разные температуры их нагрева.

Из вышеизложенного следует, что оценка- перегрузки двигателя должна осуществ- ществляться по критерию суммарных потерь активной мощности от высших гармоник, протекающих в обмотке электро- двигателя. Этот принцип реализован в предлагаемом устройстве, причем устройство реагирует как на отдельные гармоники тока возникающие в обмотках электродвигателей из-за несинусоидальной формы маг,. нитной индукции в воздушном зазоре, так и на гармоники тока, протекающие в электродвигателе за счет несинусоидальности питающего напряжения сети. Для определения количества гармоник п, подлежащих учету,

можно воспользоваться общепринятым в электротехнике 5%-ным уровнем значимости результата, согласно которому необходимо учитывать все те гармоники, неучет которых приводит к погрешности определе5 ния дополнительных потерь активной мощности в электродвигателе, равной 5%. С этой целью предлагается использовать следующее выражение:

2

v

k RV 0,0075 tf Ri

В предлагаемом устройстве фильтры 3. 4 высших гармоник, количество которых равно п, настраиваются на частоты гармоник, удовлетворяющих условию (2), Таким образом, фильтры 3, А обеспечивают анализ кривой то,ка на наличие несинусоидальности. Квадратирующие блоки б, 7 и умножи- тели 8, 9 обеспечивают преобразование зарегистрированных величин амплитудных значений токов высших гармоник в величину, пропорциональную дополнительным потерям активной мощности, обусловленных несинусоидальностью, В суммирующем блоке 10 происходит суммирование сигналов, поступающих из умножителей 8, 9 и квадратирующего блока 5. В результате этр го на выходе суммирующего блока 10 пол- учают сигнал, пропорциональный суммарным фактическим потерям активной мощности двигателя, при наличии несинусоидальности. В блоке 11 этот сигнал сравнивается с уставкой, пропорциональной номинальным потерям активной мощности в двигателе.

В случае превышения фактических потерь активной мощности над номинальным значением блок 11 сравнения срабатывает и сигнал с выдержкой времени, задаваемой блоком 12, поступает на вход исполнительного органа 13, который подает импульс на сигнал или на отключение в зависимости от условия работы двигателя и технологического процесса.

5 ю1520 25

3035 Применение предлагаемого устройство позволяет обеспечить защиту двигателя or перегрузки, обусловленную наличием несинусоидальности в питающем напряжении, что исключает преждевременный выход из строя и повышает надежность двигателя.

Формула изобретения

Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки, содержащее датчик тока, соединенный с входом фильтра основной гармоники, фильтры высших гармоник по числу выбранных для учета гармоник, входы которых объединены, блок выдержки времени, выход которого соединен с исполнительным органом, отличающееся тем, .что, с целью повышения надежности защиты электродвигателя путем учета влияния дополнительных потерь активной мощности, обусловленных несинусоидальностью напряжения питающей сети, в устройство введены суммирующий блок, блок сравнения, цепочки из последовательно соединенных квадратирующих блоков и умножителей, входы указанных цепочек соединены с выходами фильтров высших гармоник, а выходы - с соответствующими входами суммирующего блока, к одному из входов которого подсоединен выход квадратирующего блока, введенного в цепь фильтра основной гармоники, выход суммирующего блока соединен с входом блока сравнения, выход блока сравнения - с входом блока выдержки времени, а выход датчика тока соединен с объединенными входами фильтров высших гармоник.