Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки

 

Изобретение относится к электротехнике - защите электродвигателя от перегрузки - и может быть использовано для электродвигателей пассажирских лифтов. Цель изобретения - повышение точности защиты. Устройство содержит датчик 1 тока электродвигателя с квадратичньи преобразователем 3 и задатчик константы 5, которые через апериодическое звено (A3) 4 присоединены к первому компаратору (К) 6. Эадатчик максимально допустимой температуры 7 присоединен к К 6 и ключу 13. Датчик окончания цикла (ДОЦ) 9 и выход К 6 через элемент И 8, усилители (У) 10 присоединены к исполнительному реле 11, воздействующему на отключение электродвигателя. Введение второго компаратора 14, включенного между датчиком 1 и У 10 в режимах дотягивания лифта до очередного этажа, при обрыве одной фазы или при движении лифта с неотпущенными тормозными колодками, без ожидания сигнала с ДОЦ 9, дает сигнал на отключение двигателя с фиксированной задержкой только для отстройки от номинальных пусковых токов. 1 з .п. ф-лы. 3 ил. а с к о: о: к 4 к

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

2 А1 (1Е (И) (511 4 Н 02 Н 7/085

Х

OllHGAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3771404/24-07 (22) 18 ° 07.84 (46) 23.05.86. Бюл. Ф 19 (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (72) В.Л. Савченко, В.П. Зориков, А.П. Петров и Ю.В. Шинкарук (53) 621.316.925(088.8) (56) Патент ФРГ Н -. 2431540» кл. Н 02 Н 7/08, опублик. 1976.

Авторское свидетельство СССР

Р 660142, кл. Н 02 Н 7/08, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электротехнике — защите электродвигателя от перегрузки — и может быть использовано для электродвигателей пассажирских лифтов. Цель изобретения — повышение точности защиты. Устройство со" держит датчик 1 тока электродвигателя с квадратичным преобразователем 3 и задатчик константы 5, которые через апериодическое звено (АЗ) 4 присоединены к первому компаратору (К) 6. 3адатчик максимально допустимой температуры 7 присоединен к К 6 и ключу

13. Датчик окончания цикла (ДОЦ) 9 и выход К 6 через элемент И 8, усилители (У) 10 присоединены к исполнительному реле 11, воздействующему на отключение электродвигателя. Введение второго компаратора 14, включенного между датчиком 1 и У 10 в режимах дотягивания лифта до очередного этажа, при обрыве одной фазы или при движении лифта с неотпущенными тормозными колодками, без ожидания сигнала с

ДОЦ 9, дает сигнал на отключение двигателя с фиксированной задержкойтолько для отстройки от номинальных пусковых токов ° 1 . 9 е и а ф лы 3 ил е

1 12332

Изобретение относится к устройствам для защиты электродвигателя от перегрева и может быть использовано в частности для защиты электродвигателей пассажирских лифтов. 5 .Цель изобретения — повышение точности и надежности защиты.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 тепловая модель электродвигателя, 10 реализующая дифференциальное уравнение; на фиг. 3 — вариант выполнения устройства.

Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки содержит датчик

1 тока электродвигателя 2, квадратичный преобразователь 3, апериодическое звено 4, задатчик 5 константы, первый компаратор 6, задатчик 7 максимально допустимой температуры, эле- ° мент И 8, датчик 9 окончания цикла, усилитель 10, исполнительное реле 11, выключатель 12, ключ 13, второй компаратор 14.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 тока трехфазного асин/ хронного электродвигателя 2 напряжение, пропорциональное току электродвигате— ля 2, подается на вход квадратичного преобразователя 3, с выхода которого сигнал, пропорциональный квадрату тока электродвигателя

 — — — concc, 35 ! где I — номинальный ток электродви 1 гателя, поступает на первый вход апериодического звена

4, а на второй суммирующий 40 вход последнего с выхода задатчика 5 константы подается сигнал, пропорциональный

В а 1000 Р а (1+2,) а+1 A а+ 1) н

42 2 ный фактической температуре двигателя, который подается на первый вход компаратора 6, на второй вход которого поступает с выхода задатчика 7 максимально допустимой температуры электродвигателя сигнал, пропорциональный заданной максимально допустимой температуре э „, электродвигателя. При превышении фактической температурой C заданной с „ „, компаратор 6 срабатывает и с его выхода поступа— ет сигнал на первый вход элемента И 8.

По окончании цикла (в нашем случае — при достижении лифтом очередного этажа) с выхода датчика 9 окончания цикла на второй вход элемента И 8 поступает сигнал, элемент И 8 срабатывает и на его выходе появляется сигнал, который усиливается усилителем 10. С выхода усилителя 10 сигнал подается на исполнительное реле 11, которое .своими контактами воздействует на управляющие цепи выключателя

12, и последний отключает двигатель

2 от сети. Кроме того, контактом исполнительное реле 11 подает управляющий сигнал на ключ 13, последний срабатывает и выполняет следующие переключения: первым выходом изменяет параметры RC-цепочки апериодического звена (тепловая модель электродвигателя в режиме остановка), а вторым уменьшает величину максимально допустимой температуры электродвигателя так, чтобы при повторном включении его после остывания и неизменной нагрузке, при которой произошло первое отКлючение, лифт поднялся (опустился) до следующего этажа без перегрева электродвигателя 2.

Для построения простейших тепловых защит электродвигателей используют модели, описывающие электродвигатели как однородное в отношении нагрева тело

Qdr = Cdr + Adt где Q

50 С

А

55 где а — коэффициент потерь;

Р„ — номинальная мощность двигателя;

КПД двигателя при номинальной нагрузке;

А — теплоотдача, т.е. количество тепла, выделяемое двигателем в окружающую среду в единицу времени при разносо, ти температур в 1 С.

На выходе апериодического звена

4 формируется сигнал, пропорциональобщее количество тепла, сообщаемого телу; теплоемкость тела, т.е. количество тепла, необходимое для повышения температуры а двигателя на 1 С; теплоотдача, т.е. количество тепла, выделяемое двигателем в окружающую среду в единицу времени при разности температур в 1 С;

3 12332 — превышение температурой двигателя (обмотки) температуры окружающей среды.

Из основного уравнения (!) нагрева электрической машины получим

5 (2) (! (.

dt

С

А — (, л 2 тт

Я

f0 (3) где (— значение начального превыше- !5 о ния температуры обмотки двигателя.

В этих уравнениях (4)

q = 1000 ЬР, Дж/с, Тт = R1С.

После срабатывания ключа 13 (двигатель останавливается), контакт ключа 13 размыкается и постоянная времени апериодического звена увеличивается а l((I

I ((Рн а+1

Тт (КФ + R2) С.

Передаточная функция апериодического звена по первому входу (1000 Р„1 — 7(, А А (а+1) 1000 P 1—

А (а+1

40 ()2

Т(В ° а В а+ 1 а+1 (, „ ; (!3) WÄ (P) т() 1 — (( (((((2 н

ЬР = P lR<+ R

W, (Р) k

T P++1 (14) При эксплуатации электродвигателей лифтов возникают ситуации, когда .дотягивание лифта до очередного эта,жа может привести к недопустимому перегреву электродвигателя, например!

55 (а+х ) (9) откуда где Т т (;

R решением котдрого является

t t с =c>(! — е " )+(: е где ЬP = Р(-P

P, — мощность, подводимая к двигателю;

P — мощность на валу двигателя. г (-2")

25 а+! где P — номинальная мощность двига((теля, коэффициент потерь;

КПД двигателя при номинальной нагрузке; ток в обмотках двигателя; номинальный ток двигателя. (" ) "а+() ° 1000; (6) З5 н () . (() (45

Коэффициент потерь а можно определить аналитически по двум значениям

КПД и мощности к + U((U„(a +

ЬP = k + 0„()2=0„

42 4 () Р— ЬР„ (1О) ьР— ЬР ((.Ориентировочно (для номинальной нагрузки) можно принять следующие значения коэффициента потерь: для двигателей постоянного тока независимого возбуждения 1-1,5; для двигателей последовательного возбуждения

0,5-0,9; для асинхронных двигателей общепромышленного типа 0,5-1,0; для о асинхронных двигателей кранового типа 0,4-1,0; для синхронных двигателей 1-2.

На фиг. 2 представлена тепловая модель электродвигателя (апериодическое звено 4), реализующая дифференциальное управление (2), где R,Ñ =.Т вЂ” постоянная нагрева электродвигателя (в режиме работы электродвигателя); (Р +R )С =Т вЂ” постоянная охлаждения

2 то электродвигателя (в режиме останова);

До срабатывания ключа 13 постоянная времени апериодического звена

R,С +1 Т Р+! по второму входу и(R) - = — - (») R С +1 т Р+1!

Аналогично при охлаждении двигатеR(+К2

1?33242 при обрыве одной фазы или при движении лифта с неотпущенными тормозными колодками. В этих случаях отключение двигателя должно производиться без ожидания сигнала с датчика цикла.

Для реализации защиты электродвигателя в указанной ситуации в предла. гаемое устройство дополнительно включается (фиг. 3) второй компаратор 14 с фиксированной задержкой (для отстройки от нормальных пусковых режимов), причем вход второго компаратора 14 соединен с вторым выходбм датчика тока, а выход второго компаратора 15

14 соединен с вторым входом усилителя 10.

Работа этого канала защиты происходит следующим образом. При токе электродвигателя, равном пусковому, 2б с заданной выдержкой времени на выходе второго компаратора 14 появляется сигнал, который поступает на второй вход усилителя 10, далее срабатывает исполнительное реле 11, выключатель 25

12 и двигатель 2 отключается от сети.

Выдержка времени в компараторе 14 устанавливается больше длительности нормальных пусковых режимов, чтобы исключить ложные срабатывания защиты. gp

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повышении точности защиты.

Формула изобpexeнn««35

1. Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки, содержащее последовательно соединенные датчик тока электродвигателя, квадратиЧный преобразователь, апериодическое зве-. но, первый компаратор и последовательно соединенные усилитель, исполнительное реле и выключатель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности защиты, в него дополнительно введены задатчик константы, задатчик максимально дог пустимой температуры электродвигателя, ключ, элемент И и датчик окончания цикла работы, причем второй вновь введенный регулирующий вход апериодического звена, выполненного с перестраиваемой постоянной времени, соединен с выходом задатчика константы, а третий вновь введенный управляющий вход апериодического звена — с первым выходом ключа, второй выход ключа соединен с входом задатчика максимально допустимой температуры электродвигателя, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, выход последнего соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом датчика окончания цикла, выход элемента И соединен с входом усилителя, а второй выход исполнительного реле — с входом ключа.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты электродвигателя, в него дополнительно введен второй компаратор с задержкой, вход которого соединен с вторым выходом датчика тока, а выход - с вторым входом усилителя.

1233242

) 1 1

Йаюу б

Составитель О. Муратов

Техред М. Коданич Корректор А. Ференц

Редактор О. Бугир

Заказ 2779/55 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4