RU2190915C2 - Device for saving and reproducing temperature conditions of electric motor being protected - Google Patents
Device for saving and reproducing temperature conditions of electric motor being protected Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190915C2 RU2190915C2 RU2000109899A RU2000109899A RU2190915C2 RU 2190915 C2 RU2190915 C2 RU 2190915C2 RU 2000109899 A RU2000109899 A RU 2000109899A RU 2000109899 A RU2000109899 A RU 2000109899A RU 2190915 C2 RU2190915 C2 RU 2190915C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- microprocessor
- resistor
- protected
- leads
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрическим аппаратам и может быть использовано в устройствах защиты электродвигателей на базе микропроцессорной техники. The invention relates to electrical devices and can be used in motor protection devices based on microprocessor technology.
Известно устройство сохранения состояния цифрового расцепителя максимального тока с электропитанием от защищаемой цепи с использованием RC-элемента [1]. A device for maintaining the state of a digital overcurrent release with power from the protected circuit using an RC element [1].
Основной его недостаток заключается в недостаточной надежности по отношению к сбоям, возникающим при работе микропроцессорного устройства защиты. Кроме того, это устройство вообще не способно воспроизводить тепловое состояние защищаемого объекта. Its main disadvantage is the lack of reliability with respect to failures that occur during operation of the microprocessor protection device. In addition, this device is generally not able to reproduce the thermal state of the protected object.
Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является устройство сохранения состояния микропроцессорной тепловой защиты электродвигателя по патенту РФ 1787302 [2], принципиальная схема которого представлена на фиг.1. Устройство содержит микропроцессор 1 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 2, первый 3 и второй 4 ключи, управляемые микропроцессором, конденсатор 5 и резистор 6. The closest in technical essence and taken as a prototype is a device for maintaining the state of microprocessor thermal protection of an electric motor according to the patent of the Russian Federation 1787302 [2], the circuit diagram of which is presented in figure 1. The device contains a microprocessor 1 with an analog-to-digital converter (ADC) 2, the first 3 and second 4 keys controlled by the microprocessor, a
В рассматриваемом устройстве микропроцессор, измеряя ток, потребляемый двигателем, вычисляет температуру его перегрева, сохраняя рассчитанное значение температуры в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Если напряжение на конденсаторе 5 меньше соответствующего содержания ОЗУ, отражающего тепловое состояние двигателя, осуществляется заряд конденсатора 5 через первый управляемый микропроцессором ключ 3 до соответствующего значения напряжения. Если напряжение на конденсаторе 5 больше соответствующего содержания ОЗУ, выполняется разряд конденсатора 5 через второй управляемый микропроцессором ключ 4 до необходимого значения напряжения. In the device in question, the microprocessor, measuring the current consumed by the engine, calculates the temperature of its overheating, storing the calculated temperature in the random access memory (RAM). If the voltage on the
При возникновении сбоя в работе микропроцессорной защиты и последующем восстановлении ее работоспособности после, например, срабатывания устройства, контролирующего появление сбоев ("сторож"), напряжение на конденсаторе 5, соответствующее текущему тепловому состоянию двигателя, с помощью АЦП преобразуется в код, который заносится в ОЗУ и используется микропроцессором в качестве текущего значения перегрева защищаемого двигателя. In the event of a malfunction in the microprocessor protection and subsequent restoration of its operability after, for example, the device controlling the occurrence of malfunctions ("watchman"), the voltage across the
В случае временного исчезновения напряжения в сети, от которой запитан защищаемый двигатель и микропроцессорное устройство защиты, микропроцессор не работает, и охлаждение электродвигателя моделируется разрядом конденсатора 5 на подключенный параллельно резистор 6. При восстановлении электропитания напряжение на конденсаторе 5 с помощью АЦП преобразуется в код, который заносится в ОЗУ и используется микропроцессором в качестве начального значения перегрева защищаемого двигателя. In the event of a temporary disappearance of the voltage in the network from which the protected motor and microprocessor-based protection device are powered, the microprocessor does not work, and the cooling of the electric motor is simulated by the discharge of a
Однако в последнем случае перегрев двигателя воспроизводится со значительными погрешностями, поскольку удовлетворительно моделировать процесс его охлаждения контуром R-C с одной постоянной времени не представляется возможным. Электродвигатель в тепловом отношении является достаточно сложным объектом, и для достаточно точной имитации его тепловой динамики необходима модель с минимум двумя постоянными времени, отражающими по отдельности процессы теплообмена обмотки и стали статора. However, in the latter case, engine overheating is reproduced with significant errors, since it is not possible to satisfactorily simulate the process of its cooling by the R-C circuit with one time constant. The motor in thermal terms is a rather complex object, and for a sufficiently accurate simulation of its thermal dynamics, a model with at least two time constants, which separately reflect the heat exchange processes of the stator winding and steel, is required.
Недостатком устройства-прототипа является неудовлетворительное по точности моделирование процесса охлаждения защищаемого двигателя. The disadvantage of the prototype device is unsatisfactory in accuracy modeling of the cooling process of the protected engine.
Технический результат заявляемого решения - повышение точности моделирования процесса охлаждения защищаемого двигателя. The technical result of the proposed solution is to increase the accuracy of modeling the cooling process of the protected engine.
Технический результат достигается тем, что в устройство сохранения и воспроизведения теплового состояния защищаемого электродвигателя, содержащее микропроцессор с аналого-цифровым преобразователем, конденсатор, первый вывод которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, резистор, подключенный параллельно конденсатору, первый и второй ключи с входами управления, соединенными с выходами микропроцессора, и двумя выводами, при этом первый вывод первого ключа подключен к первому выводу конденсатора, а второй - к клемме для подключения источника питания, первый вывод второго ключа подключен к первому выводу конденсатора, а второй предназначен для подключения к общему проводу источника питания, дополнительно введены второй конденсатор и подключенный параллельно ему второй резистор, причем первые их выводы соединены со вторыми выводами первых конденсатора и резистора, а вторые выводы предназначены для подключения к общему проводу источника питания. The technical result is achieved in that in the device for storing and reproducing the thermal state of the protected motor, containing a microprocessor with an analog-to-digital converter, a capacitor, the first output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter, a resistor connected in parallel to the capacitor, the first and second keys with control inputs connected to the outputs of the microprocessor, and two conclusions, while the first output of the first key is connected to the first output of the capacitor, and the second to the terminal for connecting the power source, the first terminal of the second key is connected to the first terminal of the capacitor, and the second is used to connect to the common wire of the power source, an additional second capacitor and a second resistor connected in parallel are introduced, and their first terminals are connected to the second terminals of the first capacitor and resistor, and the second conclusions are intended for connection to a common wire of a power source.
Сущность изобретения заключается в совершенствовании устройства воспроизведения теплового состояния защищаемого двигателя, достигаемом за счет использования в нем двухконтурной физической модели вместо ранее использовавшейся одноконтурной, что обеспечивает возможность значительно более точно моделировать процесс охлаждения обмотки двигателя. The essence of the invention is to improve the device for reproducing the thermal state of the protected motor, achieved by using a dual-circuit physical model in it instead of the previously used single-circuit model, which makes it possible to simulate the cooling process of the motor winding much more accurately.
Действительно, как указано, например, в [3], после отключения температура обмотки двигателя очень быстро уравнивается с температурой стали статора, а затем наступает регулярный режим охлаждения, при котором температура обмотки и стали снижается очень медленно. Смоделировать этот сложный процесс R-C контуром с одной постоянной времени, как это предложено в [1 и 2], не представляется возможным. Используя же модель с двумя последовательно соединенными R-C контурами с разными постоянными времени, можно выбрать такие значения этих постоянных, при которых реальный процесс охлаждения защищаемого объекта будет моделироваться достаточно точно. Indeed, as indicated, for example, in [3], after shutdown, the temperature of the motor winding is very quickly equalized with the temperature of the stator steel, and then a regular cooling mode occurs, at which the temperature of the winding and steel decreases very slowly. It is not possible to model this complex R-C process by a circuit with one time constant, as proposed in [1 and 2]. Using the same model with two R-C circuits connected in series with different time constants, one can choose the values of these constants at which the real cooling process of the protected object will be modeled quite accurately.
Заявленное техническое решение соответствует критериям "Новизна" и "Существенные отличия", так как отличительные признаки изобретения не являются общими с признаками прототипа и не встречаются среди известных устройств аналогичного назначения. The claimed technical solution meets the criteria of "Novelty" and "Significant differences", since the distinguishing features of the invention are not common with the features of the prototype and are not found among known devices of a similar purpose.
На фиг.2 показана принципиальная схема заявляемого устройства, где приняты следующие обозначения:
1 - микропроцессор,
2 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП),
3, 4 - ключи,
5, 7 - конденсаторы,
6, 8 - резисторы.Figure 2 shows a schematic diagram of the inventive device, where the following notation:
1 - microprocessor,
2 - analog-to-digital Converter (ADC),
3, 4 - keys,
5, 7 - capacitors,
6, 8 - resistors.
Устройство содержит микропроцессор с аналого-цифровым преобразователем, первый 3 и второй 4 ключи, управляемые микропроцессором, первый конденсатор 5, зашунтированный разрядным резистором 6, и второй конденсатор 7, зашунтированный разрядным резистором 8. Конденсаторы 5 и 7 соединены последовательно и образуют совместно с резисторами 6 и 8 единую цепочку, процессы заряда и разряда которой описываются уравнениями с двумя постоянными времени. The device contains a microprocessor with an analog-to-digital converter, the first 3 and second 4 keys controlled by the microprocessor, the
Устройство работает следующим образом. Микропроцессор 1, измеряя ток, потребляемый двигателем, вычисляет температуру его перегрева, сохраняя рассчитанное значение температуры в ОЗУ. Если напряжение на цепочке конденсаторов 5-7 меньше соответствующего содержания ОЗУ, отражающего тепловое состояние двигателя, осуществляется заряд цепочки конденсаторов 5-7 через первый управляемый микропроцессором ключ 3 до соответствующего значения напряжения. Если напряжение на цепочке больше соответствующего содержания ОЗУ, выполняется ее разряд через второй управляемый микропроцессором ключ 4 до необходимого значения напряжения. The device operates as follows. Microprocessor 1, measuring the current consumed by the motor, calculates the temperature of its overheating, storing the calculated temperature in RAM. If the voltage on the capacitor chain 5-7 is less than the corresponding RAM content reflecting the thermal state of the engine, the capacitor chain 5-7 is charged through the
При возникновении сбоя в работе микропроцессорной защиты и последующем восстановлении ее работоспособности после, например, срабатывания устройства, контролирующего появление сбоев ("сторож"), напряжение на цепочке конденсаторов 5-7, соответствующее текущему тепловому состоянию двигателя, с помощью АЦП преобразуется в код, который заносится в ОЗУ и используется микропроцессором в качестве текущего значения перегрева защищаемого двигателя. In the event of a malfunction in the microprocessor protection and subsequent restoration of its operability after, for example, a device controlling the occurrence of malfunctions ("watchman"), the voltage on the capacitor chain 5-7, corresponding to the current thermal state of the motor, is converted by the ADC into a code that entered in RAM and used by the microprocessor as the current value of the overheating of the protected motor.
В случае временного исчезновения напряжения в сети, от которой запитан защищаемый двигатель и микропроцессорное устройство защиты, микропроцессор не работает, и охлаждение электродвигателя моделируется разрядом конденсаторов цепочки 5-7 на шунтирующие их резисторы 6 и 8. При восстановлении электропитания напряжение на цепочке конденсаторов 5-7 с помощью АЦП преобразуется в код, который заносится в ОЗУ и используется микропроцессором в качестве начального значения перегрева защищаемого двигателя. In the event of a temporary loss of voltage in the network from which the protected motor and microprocessor-based protection device are powered, the microprocessor does not work, and the cooling of the electric motor is modeled by the discharge of capacitors 5-7 to the shunting resistors 6 and 8. When power is restored, the voltage across the capacitor chain 5-7 using the ADC, it is converted into a code that is entered in RAM and used by the microprocessor as the initial value of the overheating of the protected motor.
Введенная в схему устройства цепочка последовательно включенных конденсаторов с шунтирующими их резисторами представляет собой сочетание двух R-C контуров, которые могут иметь различные постоянные времени разряда, что позволяет правильно моделировать процесс охлаждения двигателя на всех его стадиях. Так, параметры первого R-C контура, т.е. его постоянную времени, можно выбрать соответствующими быстропротекающему процессу начального охлаждения обмотки до температуры стали, а параметры второго контура - медленному охлаждению обмотки вместе со сталью статора двигателя. Соотношение номиналов резисторов 6 и 8 при этом следует выбрать таким, чтобы распределение падений напряжения на них в стационарном режиме соответствовало распределению превышений температур обмотки и стали. Настроенная таким образом модель будет отображать реальный процесс охлаждения обмотки отключенного двигателя. The chain of series-connected capacitors introduced into the device circuit with shunt resistors is a combination of two R-C circuits, which can have different discharge time constants, which allows you to correctly simulate the engine cooling process at all its stages. So, the parameters of the first R-C circuit, i.e. its time constant, it is possible to choose the appropriate process for the initial cooling of the winding to the temperature of the steel, and the parameters of the second circuit - slow cooling of the winding together with the steel of the stator motor. The ratio of the nominal values of the resistors 6 and 8 should be chosen so that the distribution of the voltage drops across them in a stationary mode corresponds to the distribution of the temperature excesses of the winding and steel. A model configured in this way will display the actual process of cooling the windings of a disconnected motor.
Следовательно, в заявляемом устройстве, в отличие от прототипа, не только сохраняется состояние микропроцессорной тепловой защиты при возникновении сбоя в ее работе или в случае кратковременного исчезновения напряжения, но также достаточно точно воспроизводится процесс охлаждения обмотки защищаемого двигателя в его отключенном состоянии как при кратковременном, так и при длительном пребывании в этом состоянии. Therefore, in the inventive device, in contrast to the prototype, not only the state of microprocessor thermal protection is preserved in the event of a malfunction in its operation or in the event of a short-term voltage failure, but also the cooling process of the winding of the protected motor in its disconnected state is reproduced quite accurately both in the short-term and and with prolonged stay in this state.
Достигаемая в заявленном устройстве точность моделирования расширяет его функциональные возможности, а именно - позволяет успешно защищать двигатели, работающие в режимах с произвольными по времени интервалами между соседними включенными состояниями. The accuracy of simulation achieved in the claimed device expands its functionality, namely, it allows to successfully protect engines operating in modes with time intervals between adjacent on states.
Таким образом, преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключаются в следующем:
1. Улучшение качества работы микропроцессорной тепловой защиты благодаря повышению точности моделирования процесса охлаждения отключенного электродвигателя.Thus, the advantages of the proposed device in comparison with the prototype are as follows:
1. Improving the quality of microprocessor thermal protection by increasing the accuracy of modeling the cooling process of a disconnected motor.
2. Обеспечение более широкой области возможного применения указанной защиты благодаря расширению ее (ункциональных возможностей на защиту двигателей, работающих в режимах с произвольными по времени интервалами между соседними включенными состояниями. 2. Providing a wider scope for the possible use of this protection by expanding it (functional capabilities to protect engines operating in modes with time-arbitrary intervals between adjacent on states.
Источники информации
1. Патент ФРГ 3137496, Н 02 Н 7/08, 1987.Sources of information
1. The patent of Germany 3137496, H 02
2. Патент РФ 1787302, Н 02 Н 5/04, 7/08, Н 01 Н 69/01, опубл. 07.01.93, БИ 1. 2. RF patent 1787302, Н 02
3. Кузнецов Р.С. Координация защитных характеристик аппаратов теплового действия и перегрузочной способности асинхронных двигателей // Электротехника, 1983, 5. 3. Kuznetsov R.S. Coordination of the protective characteristics of thermal apparatus and the overload capacity of induction motors // Electrotechnics, 1983, 5.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000109899A RU2190915C2 (en) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | Device for saving and reproducing temperature conditions of electric motor being protected |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000109899A RU2190915C2 (en) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | Device for saving and reproducing temperature conditions of electric motor being protected |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000109899A RU2000109899A (en) | 2002-02-27 |
RU2190915C2 true RU2190915C2 (en) | 2002-10-10 |
Family
ID=20233582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000109899A RU2190915C2 (en) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | Device for saving and reproducing temperature conditions of electric motor being protected |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2190915C2 (en) |
-
2000
- 2000-04-17 RU RU2000109899A patent/RU2190915C2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101595620B (en) | Power source system, power supply control method for the power source system | |
US7869169B2 (en) | Method and system of current transformer output magnitude compensation in a circuit breaker system | |
JP2005318750A (en) | Multi-serial battery control system | |
KR960016052A (en) | Control circuit to protect the battery from over discharge | |
JPH0210652B2 (en) | ||
RU157512U1 (en) | COMPLETE COMBINED RELAY PROTECTION AND AUTOMATION DEVICE ON AC VARIABLE CURRENT FOR CONNECTIONS OF 6-35 kV ELECTRICAL DISTRIBUTION DEVICE | |
JPH0410297B2 (en) | ||
US3845354A (en) | Solid state thermal overload indicator | |
US5303160A (en) | Load controller with digitally modeled overload protection and analog tracking of heat state during power off | |
US5703467A (en) | Apparatus for expanding battery recognition in a battery charging system | |
JP2004077251A (en) | Performance test system of protection relay | |
RU2190915C2 (en) | Device for saving and reproducing temperature conditions of electric motor being protected | |
CN115144776A (en) | Fast overcurrent detection in battery management systems | |
US3967169A (en) | Switching device for the protection of direct current devices | |
SU1374325A1 (en) | Arrangement for overheating protection of electric motor | |
CN100539347C (en) | Thermal overload protection equipment and method | |
JPH10248177A (en) | Charging circuit | |
RU2227354C2 (en) | Method of thermal protection of electric motor and arrangement for its realization | |
JPS591419Y2 (en) | Chopper overvoltage detection circuit | |
SU752199A1 (en) | Device for measuring resistance of electric power transmission line damaged portion | |
EP1618640B1 (en) | Method and apparatus for electrical power transfer | |
SU1365218A1 (en) | Apparatus for overcurrent and overload protection of electric mains with electric motor | |
JP3360968B2 (en) | Protective relay | |
SU691945A1 (en) | Electric supply inlet system | |
KR100221239B1 (en) | Digital relay |