SU1642548A1 - Method for overload protection of asynchronous motor - Google Patents
Method for overload protection of asynchronous motor Download PDFInfo
- Publication number
- SU1642548A1 SU1642548A1 SU884619025A SU4619025A SU1642548A1 SU 1642548 A1 SU1642548 A1 SU 1642548A1 SU 884619025 A SU884619025 A SU 884619025A SU 4619025 A SU4619025 A SU 4619025A SU 1642548 A1 SU1642548 A1 SU 1642548A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- motor
- current
- electric motor
- frequency
- stator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Description
(21)4619025/07(21) 4619025/07
(22)13.12.88(22) 12/13/88
(46) 15.04.91. Бкш. № 14 (72) А.В.Булычев, Е.В.Кулаков и В.Л.Треть ков (53) 621.316.925(088.8) (56) Гейлер А.Б. Основы электропривода . Минск, Высшейша школа, 1972, с.240-247,(46) 04/15/91. Bksh. № 14 (72) A.V. Bulychev, E.V. Kulakov and V.L. Tretkov (53) 621.316.925 (088.8) (56) Geiler A.B. The basics of the drive. Minsk, Higher School, 1972, pp.240-247,
Кофлин Р.., Дрискол Ф. Операционные усилители и линейные интегральные схемы. М.: Мир, 1979.Coughlin R., Driskol F. Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits. M .: Mir, 1979.
Авторское свидетельство СССР № 1001294, кл. Н 02 Н 7/085, 1981.USSR Author's Certificate No. 1001294, cl. H 02 H 7/085, 1981.
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ (57) Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл защиты асинхронного электродвигател от перегрузки. Цель изобретени - повышение чувствительности защиты электродвигател к перегрузкам, вызываемым механическими дефектами , возникающими при повреждении подшипников и нарушении центровки валов электродвигател и механизма . Цель достигаетс тем, что в способе защиты электродвигател от перегрузки, при котором контролируют температуру электродвигател по току статора с помощью теплового аналога защищаемого электродвигател , дополнительно из тока статора выдел ют составл ющие с частотами, отличными от частоты источника питани . Измер ют величину этих составл ющих и по ней вы вл ют механические дефекты в начальной стадии развити . 5 ил.(54) METHOD FOR PROTECTING AN ASYNCHRONOUS MOTOR FROM OVERLOADING (57) The invention relates to electrical engineering and is intended to protect an induction motor against overload. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the motor protection to overloads caused by mechanical defects that occur when bearings are damaged and the motor shaft and mechanism are not aligned. The goal is achieved by the fact that in the motor overload protection method, in which the motor temperature is controlled by the stator current using a thermal analogue of the motor to be protected, components with frequencies other than the frequency of the power supply are also separated from the stator current. The magnitude of these components is measured and it reveals mechanical defects in the initial stage of development. 5 il.
§§
(Л(L
-т Фт1-t ft1
Изобретение отн оситс к электротехнике и предназначено дл защиты асинхронного электродвигател от перегрузки,The invention is relative to electrical engineering and is intended to protect an asynchronous motor against overload,
Цель изобретени состоит в повышении чувствительности защиты асинхронного электродвигател к перегрузкам , вызываемым механическими дефектами , возникающими при поврежде- нии подшипников и нарушении центровки валов электродвигател и механизма .The purpose of the invention is to increase the sensitivity of protection of an asynchronous electric motor to overloads caused by mechanical defects that occur when bearings are damaged and the shaft motor and mechanism are not aligned.
На фиг. 1 представлена механическа характеристика асинхронного электродвигател и изменение скольжени при периодическом изменении момента сопротивлени ; на фиг.2 - Г-образна схема замещени асинхронного электродвигател , все пара- метры которой приведены к обмотке статора; на фиг. 3 - структурна схема устройства защиты асинхронного электродвигател от перегрузки, реализующего предложенный способ; на фиг. 4 - пример выполнени режек- торного фильтра; на фиг. 5 - амплитудно-частотна характеристика фильт ра.FIG. Figure 1 shows the mechanical characteristics of the asynchronous motor and the change in slip with a periodic change in the moment of resistance; Fig. 2 shows an L-shaped replacement circuit for an asynchronous electric motor, all of whose parameters are for the stator winding; in fig. 3 is a block diagram of a device for protecting an asynchronous motor against overload, which implements the proposed method; in fig. 4 shows an example of the implementation of a rejection filter; in fig. 5 - amplitude-frequency characteristic of the filter.
При повреждении подшипника или рушении центровки валов электродвигател и механизма момент сопротивлени , прикладываемый к валу электродвигател , периодически измен етс с частотой, пропорциональной частоте вращени вала. Периодическое измене - ние момента сопротивлени вызывает по вление в токе статора электродвигател составл ющих с частотой, пропорциональной частоте вращени вала. Отделение этих составл ющих тока от составл ющих тока основной частоты и контроль их уровн позвол ют вы вить механические дефекты, развитие которых может привести к авари , на ран- ней стадии и тем самым предотвратить возможное обширное повреждение защищаемого электродвигател .When a bearing is damaged or the shaft alignment of an electric motor and mechanism is damaged, the moment of resistance applied to the electric motor shaft changes periodically with a frequency proportional to the shaft rotation frequency. Periodic change of the moment of resistance causes the appearance in the stator current of the motor components with a frequency proportional to the frequency of rotation of the shaft. Separating these components of the current from the components of the main-frequency current and monitoring their level allows one to detect mechanical defects, the development of which can lead to an accident, at an early stage and thus prevent possible extensive damage to the protected motor.
Св зь величин отдельных составл ющих тока статора асинхронного элек- тродвигател с характером перегрузки при возникновении механических дефектов можно установить, пользу сь общеприн той эквивалентной схемой замещени асинхронного электро- двигател , приведенной на фиг.2.The relationship between the values of the individual components of the stator of an asynchronous electric motor and the nature of the overload in the event of mechanical defects can be established using the conventional equivalent replacement circuit of an asynchronous electric motor shown in Fig. 2.
Ток фазы статора асинхронного электродвигател в соответствии со схемой замещени при синусоидальномThe stator phase current of the asynchronous motor in accordance with the replacement circuit with sinusoidal
напр жении питани определ етс следующим образом:The supply voltage is defined as follows:
i - i0 Чi - i0 ×
lo +lo +
UimUim
J(, J (,
sin(0)«t -tf ), sin (0) "t -tf),
4mnct lltll/f 4mnct lltll / f
(1)(one)
ток намагничивани иmagnetizing current and
ток ротора электродвигател ; амплитуда напр жени electric motor rotor current; voltage amplitude
питани ; nutrition;
индуктивные сопротивлени обмоток статора и ротораinductive resistances of the stator and rotor windings
активные сопротивлени обмоток статора и ротора;active resistances of the stator and rotor windings;
скольжение; частота питающего напр жени .glide; supply voltage frequency.
ток статора определ напр жением питани электродвигател , но и the stator current is determined by the voltage of the motor power, but also
Скольжение асинхронного электродвигател зависит от вращающего момента, а следовательно, от момента сопротивлени . На линейном участке механической характеристики электродвигател св зь скольжени и момента может быть выражена такThe slip of an asynchronous motor depends on the torque, and therefore on the moment of resistance. In the linear region of the mechanical characteristic of an electric motor, the bond of slip and moment can be expressed as
-%«-% "
где р0 и М0 - средние значени сколжени и момента электродвигател М - вращающий момент электродвигател .where p0 and M0 are the mean values of the COL and moment of the electric motor M and the torque of the electric motor.
Момент сопротивлени при возникновении механического дефекта в подшипнике или нарушении центровки валов зависит от угла поворота вала двигател и периодически измен етс с частотой вращени вала L. Тогда дл вращающего момента электродвигател можно записать следующее соотношение:The moment of resistance when a mechanical defect occurs in the bearing or the shaft alignment is disturbed depends on the angle of rotation of the motor shaft and periodically changes with the frequency of rotation of the shaft L. Then for the torque of the electric motor, you can write the following relationship:
МM
М& + MasinLt,M & + MasinLt,
где М„ - амплитуда вращающего моменwhere M „- the amplitude of the torque
та.that
Отсюда сно, что скольжение электродвигател , имеющего механический дефект, вл етс переменной величиной, измен ющейс с частотой L ЛHence it is clear that the slip of an electric motor having a mechanical defect is variable, varying with frequency L L
l inLtПериодическое изменение скольжени , как видно из выражени (1), вызывает периодическое изменение эквивалентного сопротивлени электродвигател . Изменение этого сопротивлени в свою очередь вызывает изменение тока статора с частотой L. Однако , источник питани имеет частоту W,, отличную от L, и, следовательно в токе статора по вл ютс составл ющие не только с частотой сд,, но и с частотой L l inLt The periodic variation of the slip, as can be seen from expression (1), causes a periodic change in the equivalent resistance of the motor. A change in this resistance in turn causes a change in the stator current with a frequency L. However, the power source has a frequency W ,, different from L, and therefore components appear not only with frequency sd, but also with frequency L
-It) i, - i, + -:;---, -It) i, - i, + -:: ---,
f. + -p ;irrr V .f. + -p; irrr v.
Pa -irV Соотношение параметров электродвигателей обычно таково, чтоPa -irV The ratio of motor parameters is usually such that
, + , v iгде, +, v where
XX
о рabout p
Поэтому с целью получени нагл дных зависимостей при приемлемой точности описани можно прин ть,что X л + Х2 Rf О, тогда дл тока статора будем иметьTherefore, in order to obtain the inverse dependencies with an acceptable accuracy of description, it can be assumed that X l + X2 Rf O, then for the stator current we will have
sin (CO, t -if) + гsin (CO, t -if) + g
. baЈ9sinLt8in(6, кг. baЈ9sinLt8in (6, kg
Подставив в это уравнение значение тока намагничивани и разложив произведение синусоидальных функций на две составл ющие, получим, что ч Ion,sin(W,t-4) +Substituting the value of the magnetizing current into this equation and decomposing the product of sinusoidal functions into two components, we obtain that h Ion, sin (W, t-4) +
UimPoUimpo
ЧH
sin(W, t-lf) +sin (W, t-lf) +
(2)(2)
Гсоз((Н-М) - cos(y t-lf),Gsoz ((NM) - cos (y t-lf),
где G) - амплитуда и фаза тока намагничивани ,where G) is the amplitude and phase of the magnetizing current,
Р СО, - L ; у + L ,P CO, - L; y + l
Как видно, ток статора при механических повреждени х электродвигател содержит составл ющие с частоAs can be seen, the stator current in case of mechanical damage to the motor contains components with often
, ,
10ten
1515
2020
2525
30thirty
22
3535
тами , равными частоте источника питаний G)( , разности частот источника питани и вращени ротора 0 С0( - L и сумме у G), + L .,equal to the frequency of the power source G) (, the difference in the frequency of the power source and the rotor rotation 0 С0 (- L and the sum of G), + L.,
Величины составл ющих тока статора с частотами, отличными от частоты источника питани , определ ютс , главным образом, как следует из (2), амплитудой переменной составл ющей скольжени , а также напр жением питани и параметрами электродвигател .The magnitudes of the components of the stator current with frequencies other than the frequency of the power source are mainly determined, as follows from (2), by the amplitude of the variable component of the slip, as well as by the power supply voltage and the parameters of the electric motor.
В нормальней эксплуатационных режимах момент сопротивлени , а следовательно , и в ащаюадй момент электродвигатели не зависит от угла поворота вала и не содержат переменной составл ющей момента. Поэтому скольжение не измен етс периодически и в токе статора отсутствуют составл ющие с частотами и и У , отличными от &)(vIn normal operating conditions, the moment of resistance, and consequently, at any moment, the electric motors do not depend on the angle of rotation of the shaft and do not contain a variable component of the moment. Therefore, the slip does not change periodically and there are no components with frequencies and and Y that are different from & in the stator current) (v
По уровню составл ющих тока статора с частотами, отличными от С0 , оценивают уровень периодической составл ющей момента двигател и, следовательно , вы вл ют механические дефекты , которые вызывают по влете этих периодических составл ющих момента сопротивлени .From the level of the stator current components with frequencies other than C0, the level of the periodic component of the motor torque is estimated and, therefore, mechanical defects that cause the appearance of these periodic components of the resistance moment are detected.
Способ реализуетс с помощью уст- роства, схема которого показана на фиг.3.The method is implemented with the aid of an apparatus, the scheme of which is shown in FIG.
Устройство содержит защищаемый электродвигатель 1, датчик 2 тока, включенный в цепь статора электро- . двигател , квадратор 3, тепловой аналог 4 защищаемого электродвигател и 40 пороговый элемент 5, включенные кас- кадно, логический элемент ИЛИ 6, первый вход которого подключен к выходу порогового элемента, исполнительный орган 7, вход которого соединен с 45 выходом логического элемента, режек- торный фильтр 8, предназначенный дл подавлени сигналов с частотой, равной частоте источника питани , входом подключенный к выходу датчика 5Q тока, формирователь модул 9, фильтр нижних частот tO и второй пороговый элемент 11, соединенные каскадно. Выход второго порогового элемента подклаюнйн ко второму входу логического элемента,The device contains a protected electric motor 1, a current sensor 2 included in the electric stator circuit. motor, quad 3, thermal analogue 4 of the protected motor and 40 threshold element 5, connected in cascade, logical element OR 6, the first input of which is connected to the output of the threshold element, the actuator 7, the input of which is connected to the 45 output of the logic element, A lateral filter 8 designed to suppress signals with a frequency equal to the frequency of the power source, the input connected to the output of current sensor 5Q, the driver module 9, the low-pass filter tO and the second threshold element 11 connected in cascade. The output of the second threshold element subclaunal to the second input of the logic element,
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
На вход квадратора 3 с выхода датчика 2 подаетс сигнал, пропорцио55To the input of the quadrant 3 from the output of the sensor 2, a signal is given proportional to
нальный току обмотки статора защищаемого двигател 1. Квадратор 3 формирует сигнал, пропорциональный кварату тока статора, который подаетс на вход теплового аналога 4. В нем моделируютс тепловые процессы, происход щие в защищаемом электродвигателе и формируетс сигнал, пропорциональный температуре электродвигател , который подаетс на вход первого порогового элемента 5. При увеличении нагрузки двигател уровень этого сигнала повышаетс и при достижении им предельно допустимого уровн пороговый элемент 5 вырабатывает сигнал, который через логически элемент 6 поступает на вход исполнительного органа 7. Исполнительный орган вырабатывает сигнал, по которому двигатель разгружаетс или отключаетс от сети.the current of the stator winding of the protected motor 1. Quad 3 forms a signal proportional to the square of the current of the stator, which is fed to the input of the thermal analogue 4. It simulates the thermal processes occurring in the protected motor and generates a signal proportional to the temperature of the electric motor, which is fed to the input of the first motor threshold element 5. When the engine load increases, the level of this signal rises and, when it reaches the maximum permissible level, threshold element 5 produces a signal that Ory through the logical element 6 is fed to the input of the executive body 7. The executive body generates a signal that the engine is discharged or disconnected from the network.
При повреждении подшипников или нарушении центровки валов нагрузка электродвигател увеличиваетс , но уровень выходного сигнала теплового аналога может оставатьс в пределах допустимого. Дл предотвращени значительных повреждений электродвигател при перегрузках, вызванных развитием этих дефектов, целесообразно отключать его, не допуска развити дефектов.If the bearings are damaged or the shaft alignment is disturbed, the load of the electric motor increases, but the output level of the thermal analogue may remain within acceptable limits. To prevent significant damage to the motor during overloads caused by the development of these defects, it is advisable to turn it off without preventing the development of defects.
Предлагаемое устройство содержит узлы, позвол ющие вы вл ть незначительные механические перегрузки периодического характера по току статора защищаемого электродвигател . С помощью режекторного фильтра 8, подключенного к выходу датчика .тока 2, подавл ютс составл ющие тока статора с частотой, равной частоте источника питани . Выходной сигнал режекторного фильтра 8 выпр мл етс формирователем модул 9 и сглаживаетс фильтром нижних частот 10. Второй пороговый элемент 11 сравнивает выходной сигнал фильтра нижних частот 10 с предельно допустимым значением. При возникновении дефектов, вызывающих увеличение периодической составл ющей момента, входной сигнал порогового элемента 11 повышаетс , и при достижении им предельно допустимого значени пороговый элемент формирует второй си нал, информирующий о возникновении механического дефекта, который через логический элемент 6 поступаетThe proposed device contains components that can detect minor mechanical overloads of a periodic nature with respect to the stator current of the protected motor. Using a notch filter 8 connected to the output of the current sensor 2, the components of the stator current are suppressed with a frequency equal to the frequency of the power source. The output of the notch filter 8 is rectified by the modulator driver 9 and smoothed by the low pass filter 10. The second threshold element 11 compares the output of the low pass filter 10 with the maximum allowable value. If defects occur, causing an increase in the periodic component of the moment, the input signal of the threshold element 11 rises, and when it reaches the maximum permissible value, the threshold element forms a second signal informing about the occurrence of a mechanical defect, which through logical element 6 enters
00
5five
00
5five
00
5five
на вход исполнительного органа 7.at the entrance of the executive body 7.
Выделение сигналов с частотами, отличными от частоты источника питани , из тока статора осуществл т- с режекторым фильтром, который подавл ет сигналы с частотой, равной Q, , и пропускает сигналы с частотами , отличными от GOj,Separation of signals with frequencies other than the frequency of the power supply from the stator current is performed with a notch filter that suppresses signals with a frequency equal to Q, and passes signals with frequencies other than GOj,
Режекторный фильтр с максимальным ослаблением сигналов на частоте СО 314,6 с более, чем в 100 раз может быть выполнен по известной схеме (Л2), показанной на фиг.4.A notch filter with a maximum attenuation of signals at a frequency of CO 314.6 s with more than 100 times can be performed according to a known scheme (L2) shown in FIG. 4.
На фиг.5 приведена амплитудно- частотна характеристика этого фильтра , полученна при следующих параметрах фильтра: С1 С2 0,047 мкФ, Rq 1000 Ом, RB 50 кОм, R, 67,725 кОм, RI, 677,25 кОм.Figure 5 shows the amplitude-frequency characteristic of this filter, obtained with the following filter parameters: C1 C2 0.047 μF, Rq 1000 Ω, RB 50 kΩ, R, 67.725 kΩ, RI, 677.25 kΩ.
Применение предлагаемого способа защиты электродвигател обеспечивает вы вление механических дефектов на ранней стадии их развити и не допускает обширных разрушений защищаемой электрической машины в аварийных ситуаци х . Это позвол ет значительно уменьшить производственный ущерб от отключени электродвигател и снизить ремонтно-эксплуатационные затраты , так как дл устранени незначительных дефектов, вы вл емых предлагаемым способом и устройством, не требуетс выполнени больших объемов ремонтных работ.The application of the proposed method of protecting an electric motor ensures detection of mechanical defects at an early stage of their development and prevents extensive damage to the protected electric machine in emergency situations. This makes it possible to significantly reduce production damage from switching off the electric motor and reduce repair and maintenance costs, since in order to eliminate the minor defects revealed by the proposed method and device, large volumes of repair work are not required.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884619025A SU1642548A1 (en) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | Method for overload protection of asynchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884619025A SU1642548A1 (en) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | Method for overload protection of asynchronous motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1642548A1 true SU1642548A1 (en) | 1991-04-15 |
Family
ID=21414612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884619025A SU1642548A1 (en) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | Method for overload protection of asynchronous motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1642548A1 (en) |
-
1988
- 1988-12-13 SU SU884619025A patent/SU1642548A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7050279B2 (en) | Method and apparatus for high impedance grounding of medium voltage AC drives | |
US4099227A (en) | Sensor circuit | |
US5691643A (en) | Ground fault detecting apparatus and method for detecting ground fault of field circuit and exciting circuit by detecting ground fault current flowing from ground to neutral point of exciting circuit | |
US4313146A (en) | High impedance fault detection on power distribution circuits | |
US4686434A (en) | Electric vehicle monitoring system | |
DE19503180A1 (en) | Fault sensing system for 3 phase inverter and asynchronous motor | |
US5570256A (en) | Induction machine protection device | |
SU1642548A1 (en) | Method for overload protection of asynchronous motor | |
US3743889A (en) | Polyphase electric system protective apparatus | |
US4208687A (en) | Protective relay apparatus | |
JPH03207224A (en) | Geomagnetic induction current compensator | |
US4568996A (en) | Protective circuit for a separately excited d-c motor | |
EP0271777B1 (en) | Voltage protective apparatus for variable-frequency power system | |
RU1816333C (en) | Method of protection of three-phase electric motor against emergency operations | |
SU796978A2 (en) | Device for protecting three-phase electric motor from two-phase operation and overloads | |
SU892565A1 (en) | Device for protection of dc plant on multi-winding synchronous generator operating through parallel-connected rectifying bridges for common load | |
RU2151458C1 (en) | Device for protecting three-phase motor against abnormal conditions | |
JP2530007B2 (en) | Ground fault overvoltage relay | |
JPS6198102A (en) | Active filter unit for electric railcar | |
SU1594642A1 (en) | Method of protecting induction motor from abnormal duties | |
RU2095909C1 (en) | Bearing failure protective device for induction motor | |
SU705585A1 (en) | Method of protecting contact d-c network against low short connection current to the ground | |
CN116707357A (en) | Multi-axis robot driving device and short-circuit protection unit thereof | |
SU762081A1 (en) | Electric mains short-circuiting protection method | |
KR100378693B1 (en) | Phase current detecting apparatus for speed controling of inverter |