Способ тепловой защиты электродвигателя

 

Изобретение относится к защите электродвигателей от аварийных режимов, в частности от перегрева, и предназначено для защиты электродвигателей, работающих в режиме переменных нагрузок с быстроизменяющейся температурой обмоток. Целью изобретения является повышение эффективности защиты путем увеличения использования нагрузочной способности электродвигателя при переменной нагрузке . Поставленная цель достигается тем, что измеряют температуру двигателя и при превышении допустимой температуры измеряют продолжительность температурного воздействия. Если в течение допустимой продолжительности температурного воздействия температура обмотки не снизится ниже допустимой температуры, то формируют сигнал на отключение электродвигателя. В случае достижения температуры значительного превышения, снижающей срок службы изоляции, формирует сигнал на отключение электродвигателя без выдержки времени. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 Н 02 Н 5/04, 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а © 0

Ы) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4836281/07 (22) 16.04.90 (46) 23.03.92. Бюл. hh 11 (71) Саратовский институт механизации сельского хозяйства им. М.И.Калинина (72) Г.П.Ерошенко, Б.P.Êàëûêîâ, Ф.M.Êàìàлиев и Н.С.Жексембиева (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 632028, кл. Н 02 Н 5/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 600654, кл. Н 07 Н 5/04, 1978. (54) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к защите электродвигателей от аварийных режимов, в частности от перегрева, и предназначено для защиты электродвигателей, работающих в режиме переменных нагрузок с быстроизИзобретение относится к защите электродвигателей от аварийных режимов, в частности от перегрева, и предназначено для защиты электродвигателей, работающих в режиме переменных нагрузок с быстроизменяющейся температурой обмоток.

Известен способ защиты электродвигателя от перегрева, основанный на измерении температуры лобовых частей фаз обмоток двигателя, преобразовании ее в электрический сигнал, сравнении получен. ного сигнала с эталонной величиной, причем измерение температуры производят в стыках лобовых частей одной фазы обмотки электродвигателя с двумя другими.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет добиться полменяющейся температурой обмоток, Целью изобретения является повышение эффективности защиты путем увеличения использования нагрузочной способности электродвигателя при переменной нагрузке, Поставленная цель достигается тем, что измеряют температуру двигателя и при превышении допустимой температуры измеряют продолжительность температурного воздействия, Если в течение допустимой продолжительности температурного воздействия температура обмотки не снизится ниже допустимой температуры, то формируют сигнал на отключение электродвигателя.

В случае достижения температуры значительного превышения, снижающей срок а службы изоляции, формирует сигнал на отключение электродвигателя без выдержки времени. 2 ил. ного использования перегрузочной способности электродвигателей, имеющих переменный характер нагрузки.

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

Недостаток известного способа заключается в том, что они, реагируя на допусти1721693

10 Чмакс тмакс + Чмин тмин = Т, (5) Из уравнения (5) находим соотношение продолжительности воздействия повышенной температуры и продолжительности цик15 ла изменения температуры, гарантирующее сохранение нормативного срока службы электродвигателя: т макс " Чмин

20 T Чмакс Чмин (6) Fcn = /макс + Рмин = Чмакс тмакс + Чмин тмин, (1) 25 п и

"макс - 4ап

4" Б умакс и л мин "*ап умин = 2 (7) 30 и и

"мин "Доп

Ь.в (8)

"мук сдоп а в (2) 45 Доп макс и п смакс — сдоп

50 мую температуру изоляции по классу нагревостойкости, не учитывают характер ее изменения, вследствие чего снижается средний коэффициент загрузки электродвигателя по мощности, а следовательно, не полностью используется нагрузочная способность электродвигателя при переменной нагрузке с быстроизменяющейся температурой обмотки, Теоретический анализ и опытные данные показывают, что срок службы электродвигателя в основном определяется износом изоляции его обмоток, который зависит от температуры обмоток и продолжительности ее воздействия. Согласно теории старения изоляции температура изоляции, превышающая ее допустимую температуру по классу нагревостойкости, сокращает, а температура изоляции, меньшая допустимой, увеличивает срок ее службы.

Износ изоляции электродвигателя при переменной нагрузке определяется следующим уравнением:

ГДЕ Рмакс, Чмакс, тмакс — СоотавтСтВЕННО ИЗНОС изоляции, относительная скорость и продолжительность износа при температуре изоляции, превышающей ее допустимое значение по классу нагревостойкости;

FMNH) Ч, тмин — соответственно износ изоляции, относительная скорость и продолжительность износа при температуре изоляции, меньшей, чем ее допустимое значение;

Fen — общий износ за один цикл изменения температуры изоляции.

Относительная скорость износа характеризует изменение срока службы при температуре, отличающейся от допустимой температуры изоляции по классу нагревостойкости, и определяется; где Lg — базовый срок службы изоляции, принимаемый за нормативный срок службы при определенной неизменной температуре, равной температуре изоляции по классу нагревостой кости;

L — срок службы при рассматриваемой температуре изоляции.

Для поддержания срока службы электродвигателя при переменной нагрузке, равным нормативному, относительная скорость износа V должна быть равной единице, при этом соблюдается следующее условие:

Fcn = абаз (3) гДЕ абаз = Чбаз Т = Т; (4)

T = тмакс + тмин.

Тогда с учетом условия (3) и выражения (4) можно записать

В свою очередь согласно правила Монтзин гера где ЛтБ — приращение температуры, сокращающее срок службы изоляции вдвое;

T ä0n — допустимая температура изоляции по классу нагревостойкости; тмакс — температура, превышающая т дОп

MHH — температура, меньшая,чем т дсп .

Допустимая продолжительность воздействия повышенной температуры определяется из уравнения (6) с учетом формул (7) следующим образом;

Таким образом, при выполнении условия (8) фактический срок службы электродвигателя не ниже нормативного, несмотря на кратковременный перегрев изоляции обмоток выше допустимой температуры изоляции по классу нагревостойкости, Целью изобретения является повышение эффективности защиты путем увеличения использования нагрузочной

1721693 способности электродвигателя при переменной нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в способе тепловой защиты электродвигателя, основанном на измерении температуры обмотки термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, величину которого поддерживают в функциональной зависимости от нагрузки двигателя в течение времени его работы, преобразовании и формировании выходного сигнала в случае превышения полученного сигнала над уставкой, дополнительно измеряют температуру обмоток добавочными термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, преобразуют и формируют сигнал на измерение продолжительности температурного воздействия в случае превышения полученного сигнала над уставкой добавочных термодатчиков, сравнивают продолжительность температурного воздействия с допустимой продолжительностью температурного воздействия и в случае превышения продолжительности температурного воздействия над допустимой продолжительностью температурного воздействия формируют сигнал, отключающий электродвигатель от сети, при этом допустимую продолжительность температурного воздействия определяют по формуле: л л мин "Аоа ь ь в адов-т „ Ж макс- доо Мин - дон

«e g ь

При этом уставку термодатчиков, формирующих выходной сигнал, выбирают равной температуре, превышающей допустимую температуру изоляции по классу нагревостойкости, а уставку добавочных термодатчиков выбирают равной допустимой температуре изоляции по классу нагревостойкости.

На фиг.1 дана блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — кривые, поясняющие способ.

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

В1,R2,RÇ,RG,R7,R8 продолжают контролировать температуру обмотки.

При перегрузке срабатывает токовое еле, шунтирует сопротивления R4 и R5. На5 грев термодатчиков следует за нагревом обмотки, При превышении температуры изоляции допустимой температуры по классу нагревостойкости (уставки добавочных термодатчиков) сопротивления термодатчи10 ков R6,R7,R8 1езко возрастают и реле К 2 контактом К2 отключает реле 3 времени, которое начинает измерение продолжительности температурного воздействия и сравнение ее с допустимой продолжитель15 ностью. Если до истечения допустимой продолжительности температурного воздействия температура изоляции не снизится ниже допустимой температуры, то реле 3 времени своим контактом 4 отключа20 ет пускатель 5, который контактами 5, 5, 5 отключает электродвигатель от сети. EcI I I ли до истечения допустимой продолжительности температурного воздействия температура изоляции снизится ниже äîïó25 стимой, то реле К2 контактом К2" включает реле времени и устанавливает его на положение нового счета времени. Двигатель при этом остается включенным в сеть. В случае опрокидывания электродвигателя с номи30 нального режима в режим заторможенного ротора температура изоляции достигает температуры, снижающей срок службы электродвигателя (уставки позисторов

R1Я2ЯЗ). Сопротивления термодатчиков

35 R1,К2ЯЗ резко возрастают и реле К1 контактом К1 отключает пускатель 5 без выдерж 1 ки времени, который своими контактами 5, 5, 5 отключает электродвигатель от сети.

ll III

Реализацию предлагаемого способа

40 тепловой защиты электродвигателя поясним на следующем примере;

Допустим, при переменной нагрузке электродвигатель нагревается по кривой, приведенной на фиг.2. В случае использова45 ния известного способа и устройства защиты уставку термодатчиков выбирают равной допустимой температуре по классу нагревостойкости одоп, при которой большую часть времени температура изоляции находится

50 ниже тдоп, что свидетельствует о недоиспользовании мощности электродвигателя (фиг.2а).

При изменении уставки термодатчиков гдов до т»«для увеличения коэффициента средней загрузки электродвигателя может иметь место преждевременный износ изоляции, сокращающий срок службы электродвигателя, из-за того, что температура изоляции может находиться выше —. д„, но

1721693 ниже тмакс, при которой защита не срабатывает (фиг.26).

Если в данном случае уставку термодатчиков оставить равной, то технологический процесс прерывается частыми отключениями электродвигателя (точка А,В и т.д., фиг.2б).

При таком же графике нагрева использование предлагаемого способа позволит увеличить коэффициент средней загрузки электродвигателя, так как перегрузки, длительность которых меньше допустимой продолжительности температурного воздействия сдал по уравнению (8), не вызывают отключения электродвигателя, но и не снижают нормативный срок службы (фиг.2в).

Формула изобретения

Способ тепловой защиты электродвигателя, при котором измеряют температуру обмотки термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, величину которого поддерживают в функциональной зависимости от нагрузки двигателя в течение времени его работы, преобразуют и формируют выходной сигнал в случае превышения полученного сигнала над уставкой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем увеличения использования нагрузочной способности электродвигателя при переменной нагрузке, дополнительно измеряют температуру обмоток добавочными термодатчиками с подогревом от пропускаемого через них тока, преобразуют и формируют сигнал на измерение продолжительности температурного воздействия в случае превышения полученного сигнала над уставкой добавочных термодатчиков, сравнивают продолжительность температурного воздействия с допустимой

5 продолжительностью температурного воздействия и в случае превышения продолжительности температурного воздействия над допустимой продолжительностью температурного воздействия формируют сигнал, от10 ключающий электродвигатель от сети, при этом допустимую продолжительность температурного воздействия доп определяют по формуле

A л мин "Дол

15 ь.Б дол л л л

=T. мак оп мии - Дол () " 6 6

20 где Л гБ — приращение температуры, сокращающее срок службы изоляции вдвое, ОC одоп — допустимая температура изоляции по классу нагревостойкости, С;

25 смаке — температура, превышающая гдоп ОC; тмин — температура, меньшая тд „, С;

Т вЂ” продолжительность цикла изменения температуры, 20 уста вку термодатчиков, формирующих выходной сигнал, выбирают равной температуре, превышающей допустимую температуру изоляции по классу нагревостойкости. а уставку добавочных термодатчиков выбирают равной допустимой температуре изоляции по классу нагревостойкости.

1721693

Составитель Г. Ерошенко

Редактор Н. Гунько Техред М,Моргентал Корректор Л. Патай

Заказ 958 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101