SU1721693A1 - Способ тепловой защиты электродвигател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к защите электродвигателей от аварийных режимов, в частности от перегрева, и предназначено дл  защиты электродвигателей, работающих в режиме переменных нагрузок с быстроизмен ющейс  температурой обмоток. Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности защиты путем увеличени  использовани  нагрузочной способности электродвигател  при переменной нагрузке . Поставленна  цель достигаетс  тем, что измер ют температуру двигател  и при превышении допустимой температуры измер ют продолжительность температурного воздействи . Если в течение допустимой продолжительности температурного воздействи  температура обмотки не снизитс  ниже допустимой температуры, то формируют сигнал на отключение электродвигател . В случае достижени  температуры значительного превышени , снижающей срок службы изол ции, формирует сигнал на отключение электродвигател  без выдержки времени. 2 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к защите электродвигателей от аварийных режимов, в частности от перегрева, и предназначено дл  защиты электродвигателей, работающих в режиме переменных нагрузок с быстроиз- мен ющейс  температурой обмоток.

Известен способ защиты электродвигател  от перегрева, основанный на измерении температуры лобовых частей фаз обмоток двигател , преобразовании ее в электрический сигнал, сравнении полученного сигнала с эталонной величиной, причем измерение температуры производ т в стыках лобовых частей одной фазы обмотки электродвигател  с двум  другими.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что он не позвол ет добитьс  полного использовани  перегрузочной способности электродвигателей, имеющих переменный характер нагрузки.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ тепловой защиты электрической машины и устройство дл  его осуществлени , основанный на измерении температуры обмотки термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, величину которого поддерживают в функциональной зависимости от нагрузки двигател  в течение времени его работы, преобразовании и формировании выходного сигнала в случае превышени  полученного над уставкой.

Недостаток известного способа заключаетс  в том, что они, реагиру  на допустиVJ

К)

isQ СО

мую температуру изол ции по классу нагре- востойкости, не учитывают характер ее изменени , вследствие чего снижаетс  средний коэффициент загрузки электродвигател  по мощности, а следовательно, не полностью используетс  нагрузочна  способность электродвигател  при переменной нагрузке с быстроизмен ющейс  температурой обмотки.

Теоретический анализ и опытные данные показывают, что срок службы электродвигател  в основном определ етс  износом изол ции его обмоток, который зависит от температуры обмоток и продолжительности ее воздействи . Согласно теории старени  изол ции температура изол ции, превышающа  ее допустимую температуру по классу нагревостойкости, сокращает, а температура изол ции, меньша  допустимой , увеличивает срок ее службы.

Износ изол ции электродвигател  при переменной нагрузке определ етс  следующим уравнением:

нице, при этом соблюдаетс  следующее условие:

Рсл Рбаз,(3)

где Рбаз - Убаз Т Т;1(4)

Т Т.макс + tMMH.j

Тогда с учетом услови  (3) и выражени  (4) можно записать

ЮУмакс Хмакс + VMHH 1мин - Т.

(5)

Из уравнени  (5) находим соотношение продолжительности воздействи  повышенной температуры и продолжительности цик- ла изменени  температуры, гарантирующее сохранение нормативного срока службы электродвигател :

t макс 1 УМИН 20ТVMBKC - VMHH

(6)

В свою очередь согласно правила Мон- тзингера

РСЛ - Рмакс + Рмин - VMBKC Хмакс + VMHH tMHH, (1)

где Рмакс, VMBKC, Тмакс - соответственно износ изол ции, относительна  скорость и продолжительность износа при температуре изол ции, превышающей ее допустимое значение по классу нагревостойкости;

Рмин, VMHH, tMMH - соответственно износ изол ции, относительна  скорость и продолжительность износа при температуре изол ции, меньшей, чем ее допустимое значение ;

Рсл - общий износ за один цикл изменени  температуры изол ции.

Относительна  скорость износа характеризует изменение срока службы при тем- пературе, отличающейс  от допустимой температуры изол ции по классу нагревостойкости , и определ етс :

(2)

где LB базовый срок службы изол ции, принимаемый за нормативный срокслужбы при определенной неизменной температуре, равной температуре изол ции по классу нагревостойкости;

L - срок службы при рассматриваемой температуре изол ции.

Дл  поддержани  срока службы электродвигател  при переменной нагрузке, рав- ным нормативному, относительна  скорость износа V должна быть равной едил

ьдлаке - ьлоп

V 0 макс VWVIH 2.

л л

СМИН ДОП

ж

где АТБ- приращение температуры, сокращающее срок службы изол ции вдвое;

Тдоп - допустима  температура изол ции по классу нагревостойкости;

Тмакс - температура, превышающа  t доп;

Тмин - температура, меньша ,чем тДОп .

Допустима  продолжительность воздействи  повышенной температуры определ етс  из уравнени  (6) с учетом формул (7) следующим образом:

5

0

AonsVflKc T

-2

л л IMHH - t-Aon

л л

-2

л. л

А1ИИ -ДОП

.л Ы-&

(8)

5

Таким образом, при выполнении услови  (8) фактический срок службы электродвигател  не ниже нормативного, несмотр  на кратковременный перегрев изол ции обмоток выше допустимой температуры изол ции по классу нагревостойкости.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности защиты путем увеличени  использовани  нагрузочной

способности электродвигател  при переменной нагрузке.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе тепловой защиты электродвигател , основанном на измерении температуры обмотки термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, величину которого поддерживают в функциональной зависимости от нагрузки двигател  в течение времени его работы, преобразовании и формировании выходного сигнала в случае пре- вышени  полученного сигнала над уставкой, дополнительно измер ют температуру обмоток добавочными термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, преобразуют и формируют сигнал на измерение продолжительности температурного воздействи  в случае превышени  полученного сигнала над уставкой добавочных термодатчиков, сравнивают продолжительность температурного воздействи  с допустимой продолжительностью температурного воздействи  и в случае превышени  продолжительности температурного воздействи  над допустимой продолжительностью температурного воздействи  формируют сигнал, отключающий электродвигатель от сети, при этом допустимую продолжительность температурного воздействи  определ ют по формуле:

Ал

ДЛИН

Д.ОП

4-2

лЛ

,

-2

мин- ЬАОП 4Ав

При этом уставку термодатчиков, формирующих выходной сигнал, выбирают рав- ной температуре, превышающей допустимую температуру изол ции по классу нагревостойкости, а уставку добавочных термодатчиков выбирают равной допустимой температуре изол ции по классу нагревостойкости .

На фиг.1 дана блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - кривые, по сн ющие способ.

При пуске электродвигател  с холодного состо ни , когда по обмотке электродвигател  проходит пусковой ток, реле срабатывает и своими контактами 1 и 2 шунтирует токоограничительные сопротивлени  R4 и R5. Это приводит к тому, что через термодатчики пойдет ток такой величины, который обеспечит нагрев термодатчиков, равный нагреву обмотки электродвигател  от пускового тока. При нормальном режиме по истечении времени пуска реле отключаетс  и через термодатчики проходит нормальный рабочий ток. Термодатчики

R1,R2,R3,R6,R7,R8 продолжают контролировать температуру обмотки.

При перегрузке срабатывает токовое еле, шунтирует сопротивлени  R4n R5. На5 грев термодатчиков следует за нагревом обмотки . При превышении температуры изол ции допустимой температуры по классу нагревостойкости (уставки добавочных термодатчиков) сопротивлени  термодатчи10 ков R6,R7,R8 резко возрастают и реле К 2 контактом К2 отключает реле 3 времени, которое начинает измерение продолжительности температурного воздействи  и сравнение ее с допустимой продолжитель15 ностью. Если до истечени  допустимой продолжительности температурного воздействи  температура изол ции не снизитс  ниже допустимой температуры, то реле 3 времени своим контактом 47отключа20 ет пускатель 5, который контактами 5, 5й, 51 отключает электродвигатель от сети. Если до истечени  допустимой продолжительности температурного воздействи  температура изол ции снизитс  ниже допу25 стимой, то реле К2 контактом К21 включает реле времени и устанавливает его на положение нового счета времени. Двигатель при этом остаетс  включенным в сеть. В случае опрокидывани  электродвигател  с номи30 нального режима в режим заторможенного ротора температура изол ции достигает температуры, снижающей срок службы электродвигател  (уставки позисторов R1,R2,R3). Сопротивлени  термодатчиков

35 R1.R2,R3 резко возрастают и реле К1 контактом К11 отключает пускатель 5 без выдерж ки времени, который своими контактами 51, 5 , 5 отключает электродвигатель от сети. Реализацию предлагаемого способа

40 тепловой защиты электродвигател  по сним на следующем примере;

Допустим, при переменной нагрузке электродвигатель нагреваетс  по кривой, приведенной на фиг.2. В случае использова45 ни  известного способа и устройства защиты уставку термодатчиков выбирают равной допустимой температуре по классу нагревостойкости г доп , при которой большую часть времени температура изол ции находитс 

50 ниже т доп , что свидетельствует о недоиспользовании мощности электродвигател  (фиг.2а).

При изменении уставки термодатчиков т доп до тмакс дл  увеличени  коэффициента

55 средней загрузки электродвигател  может иметь место преждевременный износ изол ции , сокращающий срок службы электродвигател , из-за того, что температура изол ции может находитьс  выше т Д0п , но

:Y

ниже Тмакс, при которой защита не срабатывает (фиг.2б).

Если в данном случае уставку термодатчиков оставить равной, то технологический процесс прерываетс  частыми отключени ми электродвигател  (точка А,В и т.д., фиг.2б).

При таком же графике нагрева использование предлагаемого способа позволит увеличить коэффициент средней загрузки электродвигател , так как перегрузки, длительность которых меньше допустимой продолжительноститемпературного воздействи  tAOn по уравнению (8), не вызывают отключени  электродвигател , но и не снижают нормативный срок службы (фиг.2в).

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ тепловой защиты электродвигател , при котором измер ют температуру обмотки термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, величину которого поддерживают в функциональной зависимости от нагрузки двигател  в течение времени его работы, преобразуют и формируют выходной сигнал в случае превышени  полученного сигнала над уставкой, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности защиты путем увеличени  использовани  нагрузочной способности электродвигател  при переменной нагрузке , дополнительно измер ют температуру обмоток добавочными термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, преобразуют и формируют сигнал на измерение продолжительности температурного возА0

   0

   5

   0

   5

   5

   действи  в случае превышени  полученного сигнала над уставкой добавочных термодатчиков , сравнивают продолжительность температурного воздействи  с допустимой продолжительностью температурного воздействи  и в случае превышени  продолжительности температурного воздействи  над допустимой продолжительностью температурного воздействи  формируют сигнал, отключающий электродвигатель от сети, при этом допустимую продолжительность температурного воздействи  т.ДОп определ ют по формулеЛ

   Чоп-Т

   4-2

   -ЛАИН сдоп

   Л.

   .оп

   6

   лЛ6

   2 -2

   где АТБ - приращение температуры, сокращающее срок службы изол ции вдвое, °С;

   Тдоп -допустима  температура изол ции по классу нагревостойкости, °С;

   Тмакс - температура, превышающа  Тдоп, С; Тмин - температура, меньша  т Д0п . °С;

   Т - продолжительность цикла изменени  температуры,

   уставку термодатчиков, формирующих выходной сигнал, выбирают равной температуре, превышающей допустимую температуру изол ции по классу нагревостойкос™, а уставку добавочных термодатчиков выбирают равной допустимой температуре изол ции по классу нагревостойкости .

   СЧ1

   I