Способ тепловой защиты электрической машины и устройство для его осуществления Советский патент 1978 года по МПК H02H5/04 

1

Изобретение относится к области аннаратостроения н эксплуатации электрооборудования и может быть использовано при производстве аппаратов тепловой защиты электрических машин, при пропзводстве аппаратов для тепловых измерений в электрических машинах н для их защиты от недопустимого перегрева в аварийных режимах нри эксплуатации.

Известен способ тепловой защиты электрической мащины путем измерения температуры обмотки встроенными в нее термодатчикамн и получения от них выходного управляющего сигнала в зависимости от теплового состояния электрической мащины 1.

Недостатком указанного способа является то, что практически невозможно исключить влияние инерционности термодатчиков на эффективность тепловой защиты электрических мащин. Это приводит к тому, что устройства защиты, в которых реализован приведепный способ, допускают значительный перегрев обмоток при авариях с больщой скоростью нагрева (пуск с заторможенным ротором, опрокидывание электрической мащины и т. д.) и ложные срабатывания при номинальном режиме работы электромащнны.

Известен также способ тепловой защиты электрической мащины путем измерения температуры обмотки ВСТ.роенными в нее термодатчиками, которые перед пуском электромащины самонодогреваются пропускаемым через них током, и в получении от них выходного унравляющего сигнала в завнснмостн от теплового состояния электрической машины 2.

Этот способ является наиболее близким к изобретению но техинческой сущности.

Недостатками этого способа являются потеря времени при пуске электрической манишы и невозможность обеспечения точного следования температуры термодатчиков за температурой меди обмотки при всех возможных аварийных режимах.

Теоретический анализ н опытные данные показывают, что нагрев термодатчнков, применяемых в настоящее время в устройствах защиты, при иуске электрической мащины с заторможенным ротором онисывается выражением

,„()

0)

превыщен1 е температуры термодатчика температуры окружающей электрическую машину среды; адиабатическая скорость нагрева меди обмотки при заторможенном роторе;

время работы; теплоемкость термодатчика; Rm - тепловое сопротивление между термодатчиком и медью обмотки; PR - потери, выделяемые в термодатчике при прохождении тока. Условие точного следования температуры термодатчика за температурой меди обмотки электрической машины записывается следующим образом: де/г„ :Сд „(в,,„-ег,/г) 0,(2) где Л0ДЫ - разность между температурой меди обмотки и температурой термодатчика в момент срабатывания защиты; в„н скорость нагрева термодатчика от выделяемых в нем потерь при отсутствии отвода тепла. Тогда для точного следования температуры термодатчика за температурой меди указанный способ тепловой защиты должен обеспечивать соблюдение условия: 0,„С 9,кСк R.(3) Это условие устройствами, где реализован указаиный способ, не может быть соблюдено по следующим причинам. При пуске электрической машины возможны нормальный пуск и нуск с заторможенным ротором, что характеризуется различием в скорости нагрева меди в течение времени, а параметры цепи питания термодатчиков постоянны и не позволяют устранить влияние этого различия. При опрокидывании электрической машины и переходе в режим заторможенного ротора или в другом аварийиом режиме, наступившим в работающей машине, данное решение не обеспечивает компенсации отставания температуры термодатчика от температуры меди, так как самоподогрев термодатчпков при этом (Не осуществляется. Первую причину можно устранить, если обеспечить соблюдение условия Ск R 4,(4) где п - время пуска электрической машины. Условие (4) практически не всегда осуществимо по технологическим и конструктивным причинам, а в процессе эксплуатации оно также может нарушаться из-за ухудшения теплового контакта между термодатчиками и медью обмотки. Целью изобретения является обеспечение более точного следования температуры термодатчиков за температурой меди обмотки при всех возможных аварийных электрической машины. Поставленная цель достигается тем, что термодатчики подогревают в течение времеии работы электрической машины, причем величину тока иодогрева в цепи иитания термодатчиков ноддерживают в фуикциональной зависимости от нагрузки последней по уравнению / Рм-С сГ где /д - ток в цепи питания термодатчиков; /м - плотность тока в обмотке; рм - удельное сопротивление обмотки; CM-удельная объемная тенлоемкость обмотки;Сц - теплоемкость термодатчика; Rn - сопротивление термодатчика. Указанное соотношение следует из условия (3) с учетом того, что Данный способ может быть реализован устройствами тепловой защиты, в которых имеется блок контроля нагрузки электрической машины, который в зависимости от изменений нагрузочных параметров (тока, момента, частоты вращения, скольжения и нр.), в процессе работы машины своим выходным сигналом управляет величиной тока в цепи питания термодатчиков. Устройство для тепловой защиты содержит блок оперативного питания, термодатчики, непосредственно контролирующие температуру обмотки электрической машины и подключенные ко входу управляющего блока, на выход которого нодключен нсполнительный орган. Отличается оио тем, что в цепь питания электрической машины включена обмотка токового реле, замыкающий контакт которого подключен параллельно резистору в цепи питания термодатчиков. Предлагаемое решение позволяет компенсировать влияние инерционности термодатчиков на эффективность тенловой защиты при всех возможных аварийных режимах электрической машины. На чертеже представлена схема устройства, в котором реализован предлагаемый способ тепловой защиты элелтрической машины. Устройство содержит блок питания 1, блок уиравления 2 и исполнительный блок 3, состоящий из реле Р1, и блок измерения 4, содержащий позисторы R, R2, R3 с самоподогревом. Электрическая машина управляется пускателем 5, а функциональная взаимосвязь между током позисторов и нагрузкой электромашины осуществляется токовым реле 6. Устройство защиты работает следующим образом. При пуске электрической машины с холодного состояния, когда по обмотке проходит пусковой ток, реле 6 срабатывает и своим концом контактом 6 шунтирует токоограничительное сопротивление R4:. Это приводит к тому, что через термодатчики пойдет ток такой величины, что обеспечит нагрев термодатчиков, равный нагреву обмотки от пускового ( @VR) тока. При нормальном режиме по истечении времени пзска реле 6 отключается и через термодатчики проходит нормальный рабочий ток. Если же ротор машины заторможен, то через термодатчики продолжает протекать ток, в функции от пускового тока электрической машины, который позволяет