УСТРОЙСТВО для ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТПЕРЕГРЕВА Советский патент 1967 года по МПК H02H7/08 H02H5/04 

Известны устройства для релейной защиты от перегрева, нозволяющие воспроизводить температуру обмоток электродвигателя, основанные на том, что если на контур, состоящий из сопротивления и емкости, постоянная времени которого равна ноетоянной времени нагрева электродвигателя, иодавать напряжение, пропорциональное квадрату тока нагрузки электродвигателя, то напряжение на емкости будет пропорцнональио температуре обмоток электродвигателя и изменяться по тому лее закону.

Предлагаемые ранее устройства, выполненные с контуром RC, на входе которого устанавливается квадратор для возведения напряжения вторичной обмотки трансформатора тока в квадрат, не нашли широкого применения, так как обладали целым рядом существенных недоетатков.

В связи с тем, что электродвигатель в тепловом отношении является не однородным телом, его постоянная времени нагрева не является величиной строго постоянной и существенно зависит от нагрузки электродвигателя.

При небольших нагрузках тепло, выделяющееся в обмотке статора и ротора, почти полностью передается железу статора и ротора, и в процессе теплообмена участвует вся масса электродвигателя. Постоянная времени нагрева при этом максимальна.

При больших нагрз-зках тепло из обмоток статора и ротора не успевает передаться к железу статора и ротора, большая часть массы электродвигателя не участвует в теплообмене, поэтому постоянная времени нагрева электродвигателя уменьшается. Таким образом, чем больше нагрузка электродвигателя, тем меньше его постоянная времени нагрева. Этот закон изменения ноетоянной времени в зависимости от нагрузки двигателя ранее не учитывался.

Известные устройства не обеснечивали достаточно точного непрерывного контроля теплового состояния обмотки электродвигателя в

различных режимах работы.

Цель настоящего изобретения - получение теплового ,анао1ога электродвигателя во всех режимах работы, воспроизводящего перегрев его обмоток.

Для этого сопротивление контура RC зашунтировано нелинейным полупроводннковым сопротнвлением, коэффициент нелинейности которого изменяется пропорционально изменению нагрузки электродвигателя, а на вход

контура RC включено актизиое сопротивление, величина которого выбирается в зависимости от постоянной 1фемени охлаждения электродвигателя.

Устройство состоит из датчика напряжения, пропорционального току нагрузки, состоящего из трансформатора тока /, квадр-атора для возведения напряжения трансформатора тока в квадрат, выпрямителя В, активно-емкостного контура RC, включаюп1,его линейные и нелинейные элементы, с постоянной времени, равной постоянной времени нагрева электродвигателя, представляющего собой тепловую модель (или аналог) электродвигателя, и исполнительного механизма, включенного па заЖимы конденсатора.

Трансформатор тока Т включен в силовую цепь электродвигателя ДВ. Напряжение его вторичной обмотки подается на вход квадратора, состоящего из нелинейного полупроводникового сопротивления НПС и последовательно включенного сопротивления RI.

Возведенное в квадрат нанряжение, пропорциональное току :нагрузки электродвигателя, снимается с сопротивления i, квадратора и через выпрямитель В подается на вход активно-емкостного контура, состо ящего из группы сопротивлений R, , , НПС.2 н последовательно включенного конденсатора С.

Сопротивление R защунтнровано цепочкой из сопротивления ///7Со и активного сопротивления RSИзвестно, что величина нелинейного полупроводпикового сопротивления обратно пропорциональна приложен1ному напряжению, а поскольку в рассматриваемой схеме это напряжение зависит от тока нагрузки, то и общее сопротивление контура тепловой модели, а следовательно, и величина постоянной времеHii этого контура также будет изменяться в зависимости от нагрузки электродвигателя.

Соответствующим выбором коэффициента нелинейности ЯЯСа и величины R и Ra можно легко достигнуть того, что постоянная времени модели будет изменяться от нагрузки так же, как и постоянная времени электродвигателя. В качестве нелинейного сопротивления могут быть использованы варисторы, стабилитпоны и другие нриборы.

При равенстве постоянных времени электродвигателя и тенловой модели напряжение па конденсаторе С будет строго пропорционально перегреву электродвигателя во всех режимах его работы.

Разряд конденсатора С при остановках электродвигателя происходит через сопротивление , величина которого выбирается в зависимости от постоянной времени охлаждения электродвигателя.

Для измерения температуры или защиты электродвигателя к конденсатору подключается измерительный прибор или исполнительный механизм ИМ (реле, электродвигатель и

др.), который по достижении заданного перегрева электродвигателя в зависимости от условий работы привода подает сигнал, снижает нагрузку либо отключает электродвигатель от сети.

Постоянная времени активно-емкостного контура регулируется с помощью переменного сопротивления R в весьма щироких пределах (от нескольких минут до нескольких часов).

Защитная характеристика этого устройства соответствует характеристике нагрева обмоток электродвигателя в любых режимах, что не могло быть достигнуто в известных реле защиты.

Измененне температуры окружающей среды не отражается на ра9Ът,е защиты.

Защита легко настраивается по номинальному току и постоянной времени в широких пределах.

.

Предмет изобретен if я

Устройство для защиты электродвигателя от перегрева, состоящее из трансформатора тока, квадратора для возведения напряжения вторичной обмотки трансформатора тока в квадрат, выпрямителя, контура RC с постояпной времени, равной постоянной времени нагрева электродвигате.ля и исполнительного элемента, включенного па зажимы конденсатора, контура RC, отличающееся тем, что, с целью получения тенлового аналога электродвигателя во всех режимах, воспроизводящего перегрев обмоток, сопротивлаиие контура RC защунтировано нелинейным полупроводниковым сопротивлением, коэффициент нелинейности которого изменяется пропорционально изменению нагрузки электродвигателя, а «а вход контура RC включено активное сопротивление, величина которого пропорциональна, постоянной

времени охлаждения электродвигателя.

НПС, в

..-..