Устройство для защиты от перегрева тяговых электрических машин и выпрямительных установок с принудительным охлаждением Советский патент 1992 года по МПК H02H5/04 H02H7/08 B60L3/00 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для тепловой защиты электрических машин и выпрямительных установок, например на железнодорожном транспорте. Может быть использовано на тепловозах, электровозах и других транспортных средствах, использующих принудительное тяговых электрических машин и аппаратов от группового или централизованного воздухо- снабжения

Известно устройство для защиты тяговых электродвигателей (ТЭД) от перегрева, содержащее датчики тока якорей ТЭД, мак- сиселектор, блоки умножения, интегрирования и. датчик температуры окружающей среды, а также датчик расхода охлаждающего воздуха.

Указанное устройство осуществляет измерение токов якорей каждого электродви- гателя локомотива, выделяет из них максимальное значение и с помощью интегратора моделирует тепловое состояние обмоток электродвигате/гя, учитывая п рРГэтом температуру охлаждающей среды через показания датчика температуры, устанавливаемого в общем вентиляционном канале, а также показания датчика расхода охлаждающего воздуха.

Недостатком данного устройства является отсутствие измерения температуры главных и дополнительных полюсов, которые могут быть лимитирующими по температурной напряженности для некоторого типа электродвигателей.

Указанный недостаток устранен путем ввода в тепловую модель датчика тока возбуждения в другом известном устройстве, которое является наиболее близким к заявляемому, как по технической сущностидак и достигаемому результату. Устройство содержит следующие существенные признаки, сходные с признаками заявляемого технического решения: датчик температуры наружного воздуха, два максиселектора, компаратор и пороговый элемент.

Такое исполнение имеет следующие недостатки: во-первых, при групповом приводе вентилятора охлаждающего воздуха возможны случайные отключения принудительного охлаждения или его резкое сниже- ние на одном из ТЭД, которое не учитывается в тепловой модели, реализованной в данном устройстве, и что в конечном итоге может привести к перегреву ТЭД и выходу его из строя, во-вторых, в режиме эксплуатации ТЭД происходит изменение аэродинамического сопротивления вентиляционных каналов ротора электродвигателя, что влечет за собой изменение его

температурного режима при одном и том же нагружающем токе, эго изменение не учитывается в тепловой модели рассматриваемого устройства.

Цель изобретения - повышение надежности работы тяговых электрических машин и выпрямительных установок с принудительным охлаждением.

Поставленная цель достигается тем, что

известное устройство, содержащее датчик температуры наружного воздуха, два макси- селектора, компаратор и пороговый элемент, дополнительно снабжено датчиками температуры охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины и датчиками температуры корпусов диодов выпрямительной установки, вторым компаратором и дизъюнктором, при этом выходы датчиков температуры охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины подключены ко входу первого максиселектора, выход которого подключен к одному из входов первого компаратора, ко второму входу которого подключен выход

датчика температуры наружного воздуха, а выходы датчиков температуры корпусов диодов подключены ко входу второго максиселектора,, выход которого подключен ко входу второго компаратора, выходы же обоих компараторов соединены с входом дизъ- юнктора, выход которого соединен с пороговым элементом.

Таким образом, в предлагаемом устройстве производится непосредственное измерение температуры охлаждающего воздуха в выхлопном окне каждого электродвигателя, которое пропорционально температуре его лимитирующей обмотки.

Кроме того, контролируется температура наиболее нагретых диодов, что предотвращает выход из строя выпрямительной установки.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит пороговый элемент 1, воздействующий на производительность вентилятора централизованного или группового принудительного воздухоснаб- жения тяговых электрических машин и аппаратов (например, выпрямительной установки, преобразователя и т.д.), вход которого соединен с выходом дизьюнктора 2. Один вход дизьюнктора 2 соединен с компаратором 3, вход которого соединен с

максиселектором 4, входы подключены к датчикам температуры электрических аппаратов 5 (диодов, тиристоров, и т.д.).

Второй вход дизъюнктора 2 соединен с выходом компаратора 6, один из входов котррого соединен с датчиком 7 температуры

охлаждающей среды ТЭД, а другой вход соединен с максиселектором 8, на входы которого подключены датчики температуры охлаждающего воздуха 9, установленные на выходе из каждой электрический машины.

Устройство работает следующим образом.

В режиме тяги или электрического торможения локомотива температурные датчики 9, определяющие нагрев охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины, подают пропорциональный сигнал на входы максиселектора 8, на выходе выделяется максимальный сигнал одного из датчиков 9.

Полученный максимальный сигнал от датчиков 9 сравнивается с сигналом, поступившим в компаратор 6 с другого входа от датчика 7 температуры охлаждающей среды на входе электрической машины. При дости- жении заданной для данного типа электродвигателей разности температур от датчиков 9 и 7 компаратор 6 срабатывает и подает сигнал на вход дизъюнктора 2.

Одновременно устройство определяет температуру корпусов диодов выпрямительной установки, для чего при помощи максиселектора 4 выделяется максимальный сигнал одного из датчиков 5 температу- ры корпуса диода выпрямительной установки. Этот сигнал подается на один из входов компаратора 3, на другой вход этого компаратора подается опорный сигнал, определяющий порог срабатывания компаратора при достижении заданной максимальной температуры одного из диодов выпрямительной установки.

При превышении любой из температур диодов заданной величины на выходе компаратора 3 появляется максимальный сиг- нал.

Любой из появляющихся сигналов на выходах компараторов 3 и 6 поступает на вход дизьюнктора 2, который переводит пороговый элемент 1 в состояние, приводящее к повышению степени охлаждения тяговых электрических машин и аппаратов.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность защиты электрических машин и аппаратов от перегрева, за счет непосредственного измерения температуры охлаждающего воздуха на выходах из электрических машин, позволяющего оценить нагрев обмоток через известные зависимости t06M. f(toxfl.eo3.), предотвращая перегрев изоляции обмоток и температуры нагрева диодов выпрямительной установки с верх допустимых пределов в тяжелых режимах эксплуатации тепловоза.

Формула изобретения Устройство для защиты от перегрева тяговых электрических машин и выпрямитель- ных установок с принудительным охлаждением, содержащее датчики температуры наружного воздуха, два максиселектора, компаратор и пороговый элемент, о т- личающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены датчики температуры охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины, датчики температуры корпусов диодов выпрямительных установок, второй компаратор и дизъюнктор, при этом выходы датчиков температуры охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины подключены к входам первого максиселектора, выход которого подключен к одному из входов первого компаратора, к второму входу которого подключен выход датчика температуры наружного воздуха, а выходы датчиков температуры корпусов диодов подключены к входам второго максиселектора, выход которого подключен ко входу второго компаратора, выходы обоих компараторов соединены с входом дизъюн- kTopa, выход которого соединен с пороговым элементом.

Использование: электротехника, в частности тепловая защита тяговых электрических машин и выпрямительных установок, например на железнодорожном транспорте. Сущность изобретения: сигнал с датчиков 9, определяющих температуру охлаждающего воздуха на выходе каждой электрической машины, подают на входы максиселектора 8. Полученный на выходе максиселектора 8 максимальный сигнал в компараторе 6 сравнивается с сигналом, поступившим отдатчика 7температуры воздуха окружающей среды. При достижении заданной разности температур компаратор 6 срабатывает и подает сигнал на входдизъ- юнктора 2. Одновременно по второму каналу с помощью датчиков 5 и максиселектора 4 и компаратора 3 контролируют температуру корпусов диодов выпрямительной установки. Появляющиеся на выходах компараторов 3 и 6 сигналы поступают на дизьюнктор 2, который переводит пороговый элемент 1 в состояние, приводящее к повышению степени охлаждения тяговых электрических машин и аппаратов. Контроль за перегревом изоляции осуществляется по температуре охлаждающего воздуха, что позволило избежать недостатков, присущих методу измерения температуры с помощью тепловой модели, температура электродвигателя, в которой определялась косвенно по величине токов якоря и возбуждения. 1 ил. С/) с vj 00 О