Тепловая модель электродвигателя Советский патент 1982 года по МПК H02H7/85 

(54) ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1

Изобретение относится к электроприводам, в частности к системам, использующим тепловое токоограничение или иную термокомпенсацию.

Известна физическая модель электродвигателя, представляющая собой дополнительную секцию якоря с участком уменьшенного сечения, расположенную, в междуполюсном пространстве 1.

Однако известное устройство сложно в изготовлении, так как связано со специальными конструктивными мероприятиями по размещению дополнительной секции в межполюсном пространстве.

Наиболее близкой к предлагаемой является тепловая модель электродвигателя, содержащая датчик температуры и намотанную на каркас обмотку, введенную в качестве добавочного сопротивления в цепь нагрузки электродвигателя. Эта обмотка размещается в корпусе электродвигателя в выходящем из мащины потоке охлаждающего воздуха 2.

Недостатком данного устройства является то, что оно может осуществлять лищь сезонную температурную компенсацию и не может быть рекомендовано для компенсации

в течение рабочего цикла, поскольку теплопроводность воздуха, выбранного в качестве промежуточного теплоносителя, на несколько порядков ниже теплопроводности меди обмотки и термосопротивления. Кроме того, температура воздуха является интегральной и не несет информации о теплораспределении отдельно в меди и стали якоря, что усложняет тепловой расчет устройства, снижает надежность и точностьтемпературной компенсации.

10

Цель изобретения - повыщение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что обмотка выполнена в виде двух цилиндрических секций, размещенных на каркасах с общим осевым каналом, внутри одного из

15 каркасов размещена ферромагнитная втулка, а датчик температуры помещен в общий осевой канал каркасов с возможностью фиксированного перемещения.

На чертеже показана предлагаемая теп20ловая модель электродвигателя, продольный разрез.

Тепловая модель электродвигателя состоит из двух теплоизоляционных торцовых крыщек-кожухов 1, двух цилиндрических

каркасов 2 и 3, причем каркас 3 больше каркаса 2 по диаметру, но имеет одинаковую с ним толщину, ферромагнитной втулки 4, вставленной в каркас 3, датчика 5, помещенного в общий осевой канал 6, катушки 7, надетой на каркас 3 с ферромагнитной втулкой, .катушки 8, надетой на каркас 2, и теплоизоляционного кожуха 9. Датчик 5 вставлен в канал 6 с минимальным зазором, что обеспечивает- его фиксацию. Катушки 7 и 8 подключены к датчику тока нагрузки - трансформатору тока, установленному в цепи обмотки статора электродвигателя переменного тока, или в цепь питания тиристорного преобразователя двигателя постоянного тока.

Модель работает следующим образом, Включение катушек в цепь трансформатора тока приводит к их нагреву вследствие потерь. При этом если у катушки 8 имеются только потерив меди, то у катушки 7,. кроме того, имеются и потери в стали (на гистерезис и вихревые токи), суммирующиеся с потерями в меди катушки 7. Оба вида этих потерь наряду с потерями в катушке 8 своим действием повышают температуру в осевом канале 6. Это повышение воспринимается датчиком 5 и передается в измерительную цепь и далее на регулятор. Известно, что температура электродвигателя любого типа является результатом действия как потерь в меди, так и потерь в стали, причем постоянные времени нагрева стали и меди машины различаются в 8-10 раз. Такой нестационарный процесс нагрева и моделирует предлагаемое устройство. В частности, катушка 8 без ферромагнитного сердечника моделирует потери в меди, а катушка 7 с сердечником моделирует потери в стали. Таким образом, сигнал с датчика температуры несет информацию как о температуре меди, так и о температуре стали машины. Далее сигнал поступает на вход регулирующего органа - блока токоограничения, узла задания или на какие-либо иные устройства, которые предназначены для дальнейшего преобразования сигнала. При этом при равенстве потерь в меди катушки 8 и в меди и стали катушки 7, т.е. при одном уровне перегрева, при условии равенства теплоотдачи, имеется возможность регулировать характер временной зависимости выходного сигнала. В частности, путем фиксированного

перемещения датчика 5 по каналу б достигается тепловой контакт датчика или с катушкой 8, или с сердечником 4, или и с катушкой и с сердечником одновременно. Постоянная нагрева в случае контакта с катушкой 8 будет меньше, чем в случае контакта с сердечником, поскольку время прогрева изменится. Это изменение связано с различными тепловыми сопротивлениями системы катушка 8 - канал 6 - датчик 5, с одной стороны, и системы катушка 7 - сердечник 4 - канал 6 - датчик 5, с Другой. Дополнительными измеряемыми факторами, влияющими на параметры модели, являются качество шихтовки, толщина теплоизолированных кожухов и степень закрытия катущек теплоизолированными кожухами.

К преимуществам предлагаемого изобретения относятся простота реализации и на.дежность в работе. Введение датчика, помещенного в осевой канал с возможностью фиксации, позволяет регулировать постоянные времени нагрева, что увеличивает точность моделирования. В конечном итоге это улучшает характеристики электропривода, повышает качество продукции.

Формула изобретения

Тепловая модель электродвигателя, содержащая датчик температуры и намотанную на каркас обмотку, введенную в качестве добавочного сопротивления в цепь нагрузки электродвигателя, отличающаяся тем что, с целью повышения точности моделирования, упомянутая обмотка выполнена в виде двух цилиндрических секций, размещенных на каркасах с общим осевым каналом, внутри одного из каркасов размещена ферромагнитная втулка, а датчик температуры помещен в общий осевой канал каркасов с возможностью фиксированного перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Ключев В. И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. М., «Энергия, 1971, с. 160-161.