RU1772861C - Устройство дл тепловой защиты трехфазных асинхронных электродвигателей - Google Patents

Abstract

Использование: область автоматизированного электропривода, в частности защита электродвигателей сельскохоз йственных машин. Сущность изобретени : устройство содержит нагревательный элемент, подключенный к фазному проводу, тепло- провод щий стержень, бокова  поверхность и один из концов которого покрыты теплоизол ционным материалом, датчики температуры. Нагревательный элемент расположен на теплоизолированном конце, термодатчики на концах стержн . Нагревательный элемент и датчики наход тс  в тепловом контакте со стержнем. 1 ил.

Description

СО

с

Изобретение относитс  к области электротехники и предназначено дл  защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от токовых перегрузок.

Известно устройство дл  тепловой защиты электрической машины, содержащее сердечник с намотанной на нем нагревательной обмоткой, терморезистор с намотанной на нем дополнительной обмоткой, включенной последовательно с нагревательной обмоткой и  корной обмоткой электрической машины, а также воздушный промежуток между сердечником и местом креплени  терморезистора на нагревательной обмотке.

Недостатками этого устройства  вл етс  выполнение нагревательного элемента в распределенном виде - в виде двух катушек, что снижает точи ость моделировани  тепловых процессов электродвигател , т.к. вносит элемент нелинейности при широком

диапазоне изменени  величины плотности тока, т.к. терморезистор при большом диапазоне изменени  токов - нелинейный элемент .

Известно также устройство дл  защиты электродвигател  от перегрева, содержащее три проводника, между которыми размещен датчик температуры, подключенный к реагирующему органу, соединенные одними концами в звезду, а другими концами подключенные к нулевым выводам обмоток электродвигател .

Недостатками этого устройства  вл етс  то, что оно моделирует только электротепловые процессы без учета потерь в стали, характерных дл  асинхронных электродвигателей , что повышает веро тность их ложных отключений.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  Устройство дл  тепловой

ч|

ч

ю

00

о

защиты электрической машины, содержащее цилиндрическую капсулу, в которой расположены и наход тс  с ней в тепловом контакте перва  группа нагревательных элементов, подключенных к фазам электродвигател  последовательно, втора  группа нагревательных элементов, подключенных параллельно фазам электродвигател , датчик температуры, электрически соединенный с реагирующим органом, а также шайбы, выполненные из материала с низкой и высокой теплопроводностью, наход щиес  на наружной поверхности цилиндрической капсулы.

Недостатками этого устройства  вл ютс  низка  точность моделировани  тепловых процессов при больших токовых перегрузках электродвигател  и сложность конструкции устройства.

Цель изобретени  - повышение надежности защиты путем увеличени  точности моделировани  тепловых процессов и упрощение конструкции устройства.

При малой токовой перегрузке тепловыделени  от нагревательного элемента возрастают: стержень, имеющий теплоизол цию на боковой поверхности и одном конце нагреваетс , температура неизолированного конца стержн , наход щегос  в состо нии свободного теплообмена с окружающей средой, и датчика возрастает и достигает с заданной задержкой времени температуры срабатывани , соответствующей максимально допустимой температуре при малой перегрузке. При этом вырабатываетс  сигнал на отключение защищаемого электродвигател . При большой токовой перегрузке тепловыделени  от нагревательного элемента резко возрастают и температура датчика, наход щегос  в непосредственной близости от нагревательного элемента, достигает температуры срабатывани , соответствующей максимально допустимой температуре при большой перегрузке раньше, чем температура датчика, наход щегос  на неизолированном конце стержн , достигнет своего уровн  температуры срабатывани .

Нагревательный элемент подключаетс  к фазе электродвигател  последовательно или через трансформатор тока. На обоих концах стержн  размещаютс  датчики температуры . Температура нагрева электродвигател  моделируетс  в зависимости от его нагрузки.

Дл  защиты трехфазного асинхронного электродвигател  используетс  три тепловых аналога (состо щих из элементов 1,2,3, 4,5), подключаемых к каждой фазе. Возможность увеличени  точности моделировани 

тепловых процессов путем подбора характеристик модели на основе совместного решени  дифференциального уравнени  теплового баланса асинхронного электродвигател  и линейного параболического дифференциального уравнени  нагревани  стержн  с граничным условием второго рода на левой границе и граничным условием первого рода на правой границе позвол ет

0 более полно.использовать тепловой запас электродвигател  и исключить ложные срабатывани  защиты.

На чертеже приведено предлагаемое устройство, общий вид.

5 Устройство содержит нагревательный элемент 1, подключенный к фазному проводу , теплопровод щий стержень 2, бокова  поверхность и один из концов которого покрыты теплоизол ционным материалом 3,

0 датчиков температуры 4 и 5. Нагреватель-1 ный элемент расположен на теплоизолированном конце, термодатчики на концах стержн , Нагревательный элемент и датчики наход тс  в тепловом контакте со стерж5 нзм.

Устройство работает следующим образом .

При номинальной нагрузке электродвигател  температура датчиков 4 и 5 ниже тем0 пературы срабатывани . При малой тепловой перегрузке тепловыделени  от на- . гревательного элемента 1 возрастают, стержень нагреваетс , температура датчика 4 возрастает до температуры срабатывани ,

5 соответствующей максимально-допустимой температуре при малой перегрузке, определенной международным стандартом МЭК 34-11. При этом вырабатываетс  сигнал на отключение защищаемого электродвигате0 л .

При большой токовой перегрузке тепловыделени  от нагревательного элемента 1 резко возрастают и температура датчика 5, наход щегос  в непосредственной близо5 сти от нагревательного элемента, достигает температуры срабатывани , соответствующей максимально допустимой температуре при большой перегрузке по МЭК34-11 раньше , чем температура датчика 4 достигнет

0 своего уровн  температуры срабатывани . Датчики температуры соедин ютс  с реагирующим блоком типа УВТЗ.

При повышении температуры электродвигател  температура стержн  2, а следо5 вательно температура датчиков 4 и 5, наход щихс  с ним в тепловом контакте, также повышаетс . При повышении температуры двигател , а следовательно, стержн  выше заданных пределов, двигатель отключаетс . Причем, при большой тепловой перегрузке сигнал на отключение электродвигател  поступает от датчика 5, так как он быстрее, чем датчик А регулирует на скорость изменени  температуры нагревательного элемента. При малой тепловой перегрузке сигнал на отключение электродвигател  поступает от датчика 4, так как заданный предел температуры, на который рассчитан датчик 5 (соответствующий допустимой температуре при большой перегруз- ке согласно МЭК 34-11) значительно больше заданного предела температуры (соответствующей максимально допустимой температуре при малой перегрузке согласно МЭК 34-11), на который рассчитан датчик 4.

Параметры стержн  выбираютс  таким образом, чтобы изменение температуры неизолированного конца стержн  соответствовало изменению температуры обмоток статора электродвигател  при номинальном режиме и малой перегрузке электродвигател , а изменение температуры изолированного конца стержн  соответствовало изменению температуры обмоток статора электродвигател  при большой перегрузке .

Выбор параметров стержн  произво- дитс  на основе совместного решени  диф- ференциального уравнени  теплового баланса асинхронного электродвигател  (1) и линейного параболического дифференциального уравнени  нагревани  стержн  с граничным условием второго рода на левой границе и граничным условием первого ро- да на первой границе (2),

-F(v-vB)dt+Cg -G-dv (1) dv , #У

С О -r+ ах2 I2 R t(2)

/11i д V ,

a(v-vb) v(x,0)V8

5 10 15

20 25

30 35

0

5

где АР- суммарные потери мощности в электродвигателе;

Сд - теплоемкость электродвигател ;

v - температура электродвигател  и стержн ;

VB температура окружающей среды;

F - площадь поверхности электродвигател ;

G - масса электродвигател ;

а - коэффициент теплопередачи электродвигател ;

t - врем  работы электродвигател ;

1 - ток, протекающий по обмотке электродвигател  и нагревательному элементу;

R - сопротивление нагревательного элемента;

С - теплоемкость стержн ;

р- удельный вес стержн ;

а - длина стержн ;

Я - коэффициент теплопроводности стержн .

При использовании трансформатора тока в (2) должен быть учтен соответствующий масштаб тока.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  тепловой защиты трехфазных асинхронных электродвигателей, содержащее тепловой аналог, нагревательный элемент, предназначенный дл  подключени  последовательно с фазным проводом защищаемого электродвигател , датчик температуры, соединенный с реагирующим органом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности защиты путем увеличени  точности моделировани  тепловых процессов и упрощени  конструкции устройства, тепловой аналог выполнен в виде теплопровод щего стержн , при этом бокова  поверхность и один конец стержн  теплоизолированы, нагревательный элемент и датчик температуры установлены на его теплоизолированном конце, а вновь введенный дополнительный датчик температуры установлен на другом конце стержн , который находитс  в тепловом контакте с окружающей средой.