Устройство для тепловой защитыэлЕКТРОдВигАТЕля Советский патент 1981 года по МПК H02H7/08 H02H5/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ционных систем электропривода, в которых осуществляется перемещение рабочего органа из исходного в требуемое положение с необходимой точностью обычно по кратчайшей траектории,и в которых двигатель работает в пусковом режиме, устройство не может использоваться, так как при отработке одного и того же управляющего воздействия той и другой системами токовые диаграммы различны и, следовательно, среднеквадратичные токи двигателя не равны между собой в первом и втором случае. Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей, т. е. возможности использования для работы исполнительного двигателя с принудительной вентиляцией в пусковом режиме, путем изменения среднеквадратичности тока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для тепловой защиты электродвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока якоря двигателя, и первый квадратичный преобразователь, задатчик максимально допустимого нагрева, выход которого подключен к первому входу блока деления, задатчик зоны нечувствительности, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход последнего подключен к входу регулятора положения исполнительного механизма, выход которого является выходом устройства, дополнительно введен второй квадратичный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого квадратичного преобразователя, выход - со вторым входом блока деления. Блок-схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство для тепловой защиты электродвигателя содержит датчик 1 тока якоря двигателя, первый квадратичный преобразователь 2, второй квадратичный преобразователь 3, блок 4 деления, задатчик 5 максимально допустимого нагрева, блок 6 умножения, задатчик 7 зоны нечувствительности, регулятор 8 положения исполнительного механизма. Датчик 1 тока якоря двигателя, первый квадратичньш преобразователь 2, второй квадратичный преобразователь 3 и второй вход блока 4 деления соединены последовательно, первый вход последнего подключен к выходу задатчика 5 максимально допустимого нагрева, а выход - ко второму входу блока 6 умножения, первый вход которого соединен с выходом задатчика 7 зоны нечувствительности, а выход - с входом регулятора 8 положения исполнительного м.еханизма, выход последнего является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом. С датчика 1 тока якоря двигателя сигнал, пропорциональный фактическому току контролируемого двигателя, поступает на вход первого квадратичного преобразователя 2, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный квадрату фактического тока

Ц 1ср, который поступает на вход второго квадратичного преобразователя 3 и преобразуется в сигнал, пропорциональный четвертой степени фактического тока 1. Сигнал с выхода второго квадратичного преобразователя 3 поступает на второй ,вход блока 4 деления, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика 5 максимально допустимого нагрева, равный К Ц- В частных случаях, в зависимости от температуры окружающей среды, задатчиком 5 максимально допустимого нагрева задают уставку, равную 14 . В общем случае принимают уставку, равную К 1Д, где коэффициент К опре деляется экспериментально.

С выхода блока 4 деления сигнал поступает на второй вход блока 6 умножения, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика 7 зоны нечувствительности Но; а с выхода блока 6 умножения на вход регулятора 8 положения исполнительного механизма поступает сигнал, пропорциональный необходимой величине зоны нечувствительности

ч

(1)

где ICK. - среднеквадратичное значение фактического тока, равное эквивалентному току Iзц двигателя.

Величину необходимой зоны нечувствительности получают из следующих соображений. Эквивалентный ток двигателя 1 при пусковом режиме привода за заданный интервал измерения Т равен

Я1„

г)

где IK А1н - значение тока двигателя при

к-ом включении; А- перегрузочная способность

двигателя;

N - общее число включений двигателя;

t - продолжительность к-ого включения.

Электродвигатели в металлургической промыщленности, например, в прокатном производстве, в позиционных системах с улравляющими воздействиями случайного характера, работают в случайных режимах и процессы изменения тока нагрузки электродвигателя в таком режиме являются стационарными случайными процессами. Продолжительность каждого включения можно рассчитать по формуле:

(iT

+ + о I Но

,

гдеа | -фактическое ускорение случайного

процесса.

Выбираем зону нечувствительности на входе регулятора 8 положения исполнительного механизма двигателя Но такую, чтобы выполнялось условие

1ск IH . Тогда выражение (2) запишется в виде -. где NO-число включений двигателя при зоне нечувствительности HO; to - продолжительность каждого включения при зоне нечувствительности И 0. Рассматривая совместно (2) и (3), получаемVNM; , или, подставляя вместо t и to к 2. , получаем следующее выражение NVH 5iNoVH, tK Включение электродвигателя происходит каждый раз при превыщении сигналом управления уровня Н, 2Н, ЗН, ..., кН. Математическое ожидание числа пересечений функции f(t) уровня ± Н равно Т /РСоЛч : -, VTifiPl / с -я- где - дисперсия случайного процесса; D оо - дисперсия производной случайного процесса. Общее число включений необходимо рассчитать по формуле N(|) е ( При зоне Но ) Подставляя (5) и (6) в (4) и произведя преобразования, получаем Сумму вида U oo.JSiM Р4, можно с достаточной степенью точности аппроксимировать выражением р-/ Ч йк S ТТ учитывая, что в реальных процессах отиощение заключено в пределах от 0,25 до 1. Тогда вйражение (7) можно записать в виде

(S TWio/ u Т rjtfvi О I )

СК н / или после преобразований ,j.,ho Определяем ошибку аппроксимации, учитывая, что значение первоначально устанавливаемой зоны нечувствительности регулятора Но определяется, исходя из технических соображений и характеристик случайного процесса. Текущее значение зоны нечувствительности Н находится в некоторой окрестности Hj. Учитывая, что отнощение заключено к интервале от 0,25 до 1, положим, что попадает в окрестность , составляющую - интервала, что практически всегда выполняется. Вычислим максимальную ошибку аппроксимации при J 0,5; - 0,25. Из (8) IcK VFlH Vo:5lH 0,841lH СК 1 и Из (7) Гн О.Т991„ (iO) Ч чж;) Разница между истинным значением (10) и полученным с помощью аппроксимации (9) - 0,042 IH, что составляет 5,25% от истинного значения. Предлагаемое устройство для тепловой защиты электродвигателя дает возможность использовать для работы исполнительный двигатель с принудительной вентиляцией в пусковом режиме. Формула изобретения Устройство для тепловой защиты элект родвигателя, содержащее последовательно соединенные датчик тока якоря двигателя и первый квадратичный преобразователь, задатчик максимально допустимого нагрева, выход которого подключен к -первому входу блока деления, задатчик зоны нечувствительности, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход последнего подключен к -входу регулятора положения исполнительного механизма, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, т. е. возможности использования для работы исполнительного двигателя с принудительной вентиляцией в пусковом режиме, путем изменения среднеквадратичного тока, в него введен второй квадратичный преобразователь, вход которого соединен с выходом

первого квадратичного преобразователя, выход - со вторым входом блока деления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ № 2431540, кл. Н 02 Н 7/08 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2473518/24-07, кл. Н 02 Н 5/04, Н 02 Н 7/08, 1977.

3.Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 1, изд. 2-е, М., «Советское радио, 1974, с. 429.